Фамилия Автамонова рассказывает о предке, которого в быту звали просторечным именем Автамон. Это народная переделка церковного имени Автоном, восходящего к греческому «аутономос» — «самозаконный», «независимый», «живущий по своим законам». В святцах имя встречалось редко, но в русской среде оно приобрело необычное звучание: через «м» в середине слова. Живая речь стремилась сделать непривычное имя более узнаваемым, сближая его с корнем «там» (как в словах «там», «тамошний»). Так Автоном превратился в Автамона.

Суффикс -ов- указывает на типичную модель: фамилия образована от имени отца. Автамонов — буквально «сын Автамона». Окончание -а в Автамонова — женская форма, но в современном бытовании фамилия склоняется по общему правилу: в мужском роде — Автамонов, в женском — Автамонова. На письме встречается вариант Автомонова — следствие диалектного произношения: в безударном положении «о» звучало как «а», а путаница с книжным «Автоном» порой заставляла записывать «а» через «о».

Географически фамилия привязана к северным и центральным областям России. В переписных книгах XVII–XVIII веков крестьяне и посадские люди с именем Автамон встречаются в Вологодском, Архангельском, Костромском уездах. Позднее фамилия распространилась в Поволжье и на Урал — с переселенческими потоками. Среди носителей преобладали крестьяне и мещане: в дворянских родословных книгах Автамоновы почти не фигурируют, так как имя Автоном не было популярным в высших кругах.

Словообразование фамилии интересно тем, что она сохранила редкую народную форму имени, вытесненную церковным вариантом «Автоном». В современных словарях русских фамилий, например у Б. Унбегауна, Автамонов приводится как пример адаптации греческого имени через просторечие. Однокоренные фамилии — Автономов, Автомонов — встречаются реже и чаще фиксируются у старообрядцев, где имя Автоном почиталось за символическое значение «самозаконный», то есть независимый от официальной церкви.