Фамилия Атыханова — женская форма фамилии Атыханов, и её разумнее всего рассматривать в мужском варианте, чтобы понять корень. Основа здесь — имя или прозвище Атыхан. Оно составное, тюркского происхождения, и распадается на две части: «аты» и «хан».

Первая часть — «аты» — может восходить к тюркскому слову «ат» (конь, лошадь) в притяжательной форме («аты» — «его конь»). В таком случае прозвище Атыхан означало бы «хан-конь» или «владеющий конём хан», что звучит как почётное именование наездника или воина. Вторая, более вероятная версия, связывает «аты» с глагольной формой «ат» (стрелять, бросать, метать) или с существительным «атыс» (выстрел). Тогда Атыхан — это «хан-стрелок», «меткий хан» или даже «хан, который стреляет». Имя могло даваться мальчику в знак пожелания меткости и воинской доблести.

Вторая часть — «хан» — широко распространённый в тюркских языках титул верховного правителя, князя, повелителя. В составе личных имён он часто терял прямое значение властителя и превращался в компонент, подчёркивающий знатность, уважение или просто благозвучие. Сочетание «Аты+хан» — типичная тюркская двуосновная модель, как, например, Айхан (лунный хан), Темирхан (железный хан) или Алтынхан (золотой хан).

Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ов-, который присоединяется к основе на твёрдый согласный (Атыхан-ов). Такие фамилии массово возникали у тюркских народов в XIX-XX веках при переходе к паспортной системе и фиксации родовых имён на русский лад. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — Атыханов, то есть потомок или человек из рода Атыхана.

Географически фамилия Атыханов/Атыханова чаще всего встречается у народов Северного Кавказа — кумыков, ногайцев, а также у татар и башкир. Встречается и у казахов, где имя Атыхан до сих пор бытует как личное. В русском контексте фамилия редкая, что делает её носителей обладателями яркого маркера тюркской родословной, связанной со степной воинской культурой.