Фамилия Атуева — женская форма, а мужская, Атуев, образована по простой и понятной модели: патронимический суффикс -ев присоединили к основе Атуй. Буквальное значение — «сын Атуя». В русской ономастике имена на -уй встречаются нечасто, и здесь возможны два основных объяснения.

Первая версия, самая прямая и правдоподобная: Атуй — это вариант тюркского имени Ата, что значит «отец», «предок», «старший». В тюркских языках, особенно у татар и башкир, имя Ата (или Атай) было широко распространено, а форма Атуй могла возникнуть как диалектное или уменьшительное произношение. Если так, то предок носителя фамилии был уважаемым человеком, старейшиной, или же имя дали в честь деда.

Вторая версия связывает Атуй с русским диалектным словом «атуй» или «ату» — охотничий выкрик, которым травили зверя (отсюда же глагол «атукать»). В таком случае фамилия могла закрепиться за охотником, псарем или человеком, который постоянно покрикивал «ату» на охоте. Эта версия менее вероятна, потому что прозвища от междометий в крестьянской среде встречаются реже, чем от личных имён, но полностью исключать её нельзя — в прозвищах встречаются и не такие повороты.

Географически фамилия Атуева встречается в Поволжье, особенно в Татарстане и Башкирии, а также среди русских, живших в смешанных с тюрками регионах. Это подтверждает первую версию: корни фамилии — в тюркском именослове, а суффикс -ев указывает на то, что предки были крещёными или обрусевшими татарами, либо русскими, перенявшими тюркское имя. В официальных документах фамилия фиксируется с XIX века. Известных дворянских родов Атуевых не отмечено — это фамилия крестьянская или мещанская. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Ату́ева, хотя в некоторых говорах может смещаться на первый — это обычное дело для фамилий, которые бытовали в устной речи задолго до письменной фиксации.