Фамилия Атрошина — женская форма фамилии Атрошин, и её происхождение уходит корнями в прозвище или имя основателя рода. В основе лежит имя Атроша — разговорная или уменьшительная форма одного из полных крестильных имён. Скорее всего, это вариант имени Анатролий (церковное Анатолий), которое в народной речи упрощалось до Атроха, Атроша. Такая трансформация типична для русской ономастики: отпадение начального безударного слога и замена звуков под влиянием диалектного произношения (ср. Евдоким → Докима, Анастасия → Настасья). Суффикс -ин указывает на принадлежность: «сын Атроши», то есть Атрошин — это сын или потомок человека по прозвищу Атроша.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с мирским именем Атроха, которое могло быть образовано от глагола «атрохаться» — в некоторых говорах так называли медлительного, нерасторопного человека. В этом случае прозвище носило бытовой, а не церковный характер. Однако в письменных источниках XVI–XVII веков фамилии на -ин чаще фиксируются именно как патронимы от крестильных имён, поэтому версия с Анатолием выглядит убедительнее.

Фамилия Атрошина встречается преимущественно в центральных и южных регионах России, особенно в Воронежской, Тамбовской и Рязанской областях. Это указывает на то, что родоначальники были крестьянами или посадскими людьми из этих земель. В дворянских родословных книгах фамилия не отмечена, что подтверждает её простонародное происхождение. В отличие от редких фамилий с суффиксом -их/-ых (Атрошихин), форма Атрошин типична для северной и центральной России, где патронимический суффикс -ин был основным способом образования фамилий от имён на -а/-я.

Однокоренные фамилии — Атрохов, Атрохин, Атрошенко — имеют ту же основу, но разные суффиксы, что говорит о региональных особенностях словообразования. Например, Атрошенко — украинская или южнорусская форма с уменьшительным суффиксом -енко, а Атрохов — от варианта Атрох с нулевым суффиксом. Таким образом, носительница фамилии Атрошина может считать своим предком человека по имени Анатолий, которого в быту звали Атроша, или же ремесленника, прозванного за медлительность, — но первая версия исторически более обоснована.