Фамилия Атрихалов — редкая и морфологически неочевидная. В ней нет привычного суффикса -ов/-ев, который обычно присоединяется к основе на согласный или -а/-я. Здесь мы видим суффикс -ов, но основа — «Атрихал». Такая модель указывает, что прозвище или имя, от которого пошла фамилия, звучало как «Атрихал» и заканчивалось на твердый согласный.

Самая вероятная версия происхождения — от прозвища, связанного с диалектным глаголом «атрихать» или «отрихать». В русских говорах, особенно северных и уральских, «отрихать» означало «отряхивать», «очищать от пыли или грязи», а также «отряхиваться» (например, после дождя). Человек мог получить прозвище Атрихал за манеру постоянно отряхивать одежду, за опрятность или, наоборот, за неловкость в быту. Гласная «а» в начале вместо «о» — характерная черта акающих говоров (южнорусских или среднерусских), где безударное «о» произносится как «а». Таким образом, фамилия могла возникнуть в регионе с аканьем, но сам корень — общерусский.

Менее убедительная гипотеза — связь с тюркским словом «атри» (разный, иной) или с именем Атри (возможный вариант арабского Атари). Однако суффикс -хал в таком случае не объясним: для тюркских основ типичны суффиксы -ов/-ев, а «-хал» выглядит как русский диалектный суффикс, характерный для прозвищ (ср. Шумихал, Гремихал). Поэтому версия с русским глаголом «отрихать» выглядит правдоподобнее.

Сословный состав носителей фамилии не зафиксирован в массовых источниках, но по модели образования Атрихалов — типичная крестьянская или посадская фамилия, возникшая не ранее XVI–XVII веков. Дворянской она не была: в родословных книгах такая фамилия не встречается. Географически могла бытовать в областях с акающим говором — Рязанской, Тамбовской, Калужской, а также на юге России.

Однокоренные фамилии — Атрихин, Атрихов, Атриханов — редки, но встречаются в переписях XIX века. Атрихалов отличается от них именно суффиксом -ал, который придаёт прозвищу оттенок деятеля или носителя признака (как Кричал, Молчал). По сути, Атрихал — это человек, который «атрихает», то есть отряхивается или отряхивает.