Фамилия Затонская — женская форма фамилии Затонский, и её происхождение напрямую связано с географическим объектом или местом жительства. В основе лежит слово «затон» — так называют часть акватории реки, защищённую от течения и ледохода. Затоны бывают естественными (например, старицы, отгороженные косой или островом) и искусственными, отгороженными дамбами. В таких местах часто устраивают зимний отстой речных судов и размещают судоремонтные мастерские.

Скорее всего, первый носитель фамилии Затонский жил у такого затона — либо работал на нём, либо его дом стоял на берегу. Прозвище «Затонский» давали человеку, чей двор или угодья находились у затона. Фамилию образовали по типичной модели с суффиксом -ск-, который в русских фамилиях чаще всего указывает на связь с местностью: владельческую, служилую или просто по месту жительства.

Однако есть и вторая, не менее вероятная версия. Слово «затон» нередко входит в состав топонимов: на территории России существует около десятка сёл и деревень с названием Затон. В этом случае фамилия Затонская могла достаться человеку, который переселился из такого села, — то есть стала указанием на прежнее место жительства. Такой способ образования фамилий был особенно распространён в среде духовенства и дворянства, но встречался и у крестьян, переселявшихся в другие губернии.

Фамилия Затонская встречается в разных регионах России, но чаще всего — в Поволжье и на Урале, где были крупные речные затоны и судоходные пути. Встречаются и однокоренные фамилии: Затонов, Затонцев, Затонин. Все они от одного корня, но различаются суффиксами, которые указывают на разные модели образования: отчество, прозвище или принадлежность.