Фамилия Авдосев образована от личного имени Авдос — народной, разговорной формы крестильного имени Авдей. Имя Авдей (древнееврейское Овадья, «слуга Бога») в русском быту звучало как Авдей, Авдейка, а в ряде говоров — Авдос, Авдося. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын Авдоса», то есть потомок человека, которого в быту звали Авдосом.

В отличие от более распространённых вариантов Авдеев, Авдюшин, форма Авдосев встречается реже. Причина — в диалектной основе. Имя Авдос бытовало преимущественно в северных и северо-восточных говорах, где мягкое «д» переходило в твёрдое, а конечное «ей» редуцировалось до «ос». Поэтому носители фамилии Авдосев, скорее всего, родом из архангельских, вологодских или вятских земель. Там же фиксируется и фамилия Авдонин — от той же основы, но с другим суффиксом.

Ономасты (в частности, Б. Унбегаун в «Русских фамилиях») относят Авдосева к группе фамилий, образованных от канонических имён через просторечные усечённые варианты. Это не редкая, но локальная фамилия: она не разошлась широко по стране, а закрепилась в определённых регионах. Встречается также написание Авдосов, что отражает акающее произношение в южных говорах, но для северной традиции характерен именно вариант через -ев.

Сословная принадлежность предков не определяется однозначно. Фамилия могла возникнуть и у крестьянина, и у посадского человека, и у священника (в духовной среде тоже использовали разговорные формы имён). Единственное, что можно сказать уверенно: прозвище Авдос не было обидным или смешным — это обычное бытовое сокращение, каких в русском языке тысячи.