Фамилия Атюкова — женская форма мужской фамилии Атюков, а та, скорее всего, образована от личного имени или прозвища Атюк. Само имя Атюк — это, по всей видимости, краткая или уменьшительная форма от крестильного имени Артемий (в просторечии — Артюха, Артюк). Звуковой переход «р» в «т» в русских говорах не редкость: «Артюк» мог превратиться в «Атюк» под влиянием акающего произношения, где безударная «о» и «а» не различаются. Таким образом, предок носительницы фамилии, скорее всего, был Артемием, которого в быту звали Атюком.

Модель образования простая и типичная для русского крестьянского и мещанского сословия: суффикс -ов/-ев присоединялся к основе прозвища или имени отца, давая ответ на вопрос «чей сын?». Атюков буквально означал «сын Атюка». Фамилия не относится к числу аристократических или искусственных (семинарских), а возникла естественным путём в среде, где отчества постепенно закреплялись как наследственные.

Географически фамилия Атюкова встречается в основном в центральных и южных регионах России, особенно в Поволжье и на Урале. В документах XVII–XVIII веков можно найти следы: например, в переписных книгах Симбирского уезда упоминаются крестьяне с фамилией Атюковы. Это указывает на то, что фамилия бытовала в среде государственных или помещичьих крестьян, а не в дворянской среде, где чаще использовались фамилии на -ский.

Есть и менее вероятная версия: связь с тюркским словом «атюк» или «атык» (от «ат» — имя, лошадь), но она слабо подтверждается. В русской ономастике фамилии с корнем «Ат-» чаще всего восходят к календарным именам, а не к заимствованиям. Поэтому версия с Артемием — основная и самая правдоподобная.