Фамилия Атрюхова — это тот случай, когда народная фонетика взяла верх над церковным написанием. В её основе лежит не имя из святцев в чистом виде, а его просторечный, «обкатанный» в говорах вариант. Исходная точка — каноническое имя Артемий или его краткая форма Артём. В русских диалектах Артём легко превращался в Артюха с помощью уменьшительного или принадлежного суффикса -юх. А затем в дело вступило аканье — произносительная норма, при которой безударное «о» звучит как «а». В южнорусских говорах это особенно сильно: начальный безударный гласный в слове «Артюх» стали произносить как «Атрюх», и написание закрепилось за звучанием. Так Артюх стал Атрюхой, а Атрюхова — это буквально «жена или дочь Атрюха», то есть потомок человека по имени Артём.

Словообразовательная модель здесь простая и типичная для центра и севера России: к основе на твёрдый согласный (Атрюх) прибавили суффикс -ов, образующий притяжательное прилагательное. В русской традиции женская форма фамилии закрепилась за всей семьёй, хотя по происхождению она указывает на конкретную женщину. Мужской вариант — Атрюхов.

Географически фамилия редкая и не разбросана широко. По открытым данным, Атрюховы встречаются в основном в Курской и Белгородской областях, а также на юге России. Это прямо указывает на очаг возникновения: основа фамилии сложилась именно в южнорусских говорах с их сильным аканьем. В дореволюционных метрических книгах фамилия почти не фиксируется, что говорит о её позднем закреплении, скорее всего, в XIX веке, когда крестьянские семьи получали официальные фамилии при переписях и рекрутских наборах.

Спорных версий мало. Иногда Атрюху пытаются связать с диалектным глаголом «атрюхать» (ударить, стукнуть), но это маловероятно: прозвища от глаголов с таким суффиксом почти не образуются. Куда проще и правдоподобнее видеть здесь искажённое имя Артём — тем более что в той же Курской губернии встречаются фамилии Артюхов и Артюхин, а Атрюхов — их прямой фонетический двойник. Если коротко: фамилия Атрюхова — это «артёмовская» фамилия, записанная на слух, по-народному. Предки носителей — скорее всего, крестьяне или однодворцы южнорусских губерний, а их родоначальника звали Артём, но в быту — Атрюха.