Фамилия Атрошина — женская форма, образованная от фамилии Атрошин, а та, в свою очередь, от прозвища или мирского имени Атроша. В основе, скорее всего, лежит народная, разговорная форма крестильного имени Анатолий. В бытовой речи оно упрощалось: отпадал начальный безударный слог, звуки менялись под влиянием диалекта, и Анатолий превращался в Атроха, а затем в Атрошу. Такая трансформация — обычное дело для русской ономастики, вспомните хотя бы Евдокима, ставшего Докимой, или Анастасию, которую звали Настасьей. Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: Атрошин — это «сын Атроши», потомок человека с таким прозвищем.

Есть и другая, менее вероятная версия. Она связывает фамилию с мирским именем Атроха, которое могло произойти от глагола «атрохаться» — в некоторых говорах так говорили о медлительном, нерасторопном человеке. В этом случае прозвище носило бытовой, а не церковный характер. Однако письменные источники XVI–XVII веков показывают, что фамилии на -ин в массе своей образовывались именно от крестильных имён, так что версия с Анатолием убедительнее.

Фамилия Атрошина встречается преимущественно в центральных и южных регионах России, особенно в Воронежской, Тамбовской и Рязанской областях. Такая география 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. Форма Атрошин с суффиксом -ин типична для северной и центральной России, где этот суффикс был основным способом образования фамилий от имён, оканчивающихся на -а или -я. Редкий вариант с суффиксом -их/-ых, например Атрошихин, встречается гораздо реже.

У фамилии есть однокоренные «родственники»: Атрохов, Атрохин, Атрошенко. У них та же основа, но разные суффиксы, что говорит о региональных особенностях словообразования. Атрошенко — украинская или южнорусская форма с уменьшительным суффиксом -енко, а Атрохов — от варианта Атрох с нулевым суффиксом. Таким образом, носительница фамилии Атрошина с большой вероятностью может считать своим предком человека по имени Анатолий, которого в быту звали Атроша.