Фамилия Атылин — редкий случай, когда географический след почти наверняка перевешивает все прочие версии. Основной корень здесь — «Атыл», и это не что иное, как историческое название реки Волги у тюркских народов. В татарском, башкирском, казахском и ногайском языках «Итиль» или «Атыл» (с вариантами произношения) обозначало Волгу. Соответственно, Атылин — это «волжанин»; человек, живший на Волге, пришедший с Волги или владевший землей вдоль неё.

Суффикс -ин указывает на русскую модель образования от тюркской основы. Такую фамилию могли дать либо в среде крещёных татар и мишарей, либо в русских поселениях на Нижней Волге, где контакты с тюркским населением были повседневными. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые образуются от полных форм (Атылов — от имени Атыл), суффикс -ин чаще прикрепляется к основам, оканчивающимся на -а/-я, но здесь сработала аналогия: основа «Атыл» воспринималась как женская или мягкая, и фамилия пошла по модели «отца звали Атыл → сын Атылин».

Менее вероятная, но возможная версия — происхождение от тюркского имени Атыл, которое могло быть прозвищем. У тюркских народов имя Атыл встречается, хотя и нечасто. В этом случае фамилия означает «потомок Атыла». Однако первая версия — гидронимическая — выглядит убедительнее: слишком много фамилий на -ин образовано от названий рек и урочищ (Волгин, Иртышов, Уралов), и Атылин встраивается в этот ряд.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью — в первую очередь к Татарстану, Башкортостану, Оренбургской и Самарской областям. Встречаемость крайне низкая: по открытым данным, в России носителей не более нескольких сотен. Сословная принадлежность предков могла быть разной — от государственных крестьян до служилых татар, но однозначных исторических сведений нет.

Что касается ударения, то в русском языке оно чаще падает на последний слог — Атыли́н, хотя в тюркской основе ударение было бы на первый: А́тыл. В быту встречаются оба варианта.