Deriva da modificazioni del nome della gens latina Antonius. Si ipotizza un'origine etrusca ed il significato potrebbe essere "inestimabile", "che affronta" o infine potrebbe essere legato al greco antionos, "nato prima". Il cognome si diffuse in epoca medievale grazie al culto dei Santi Antonio Abate e Antonio di Padova.
Il cognome Antonioli è tipicamente lombardo. Antoniolo, rarissimo, parrebbe veronese. Antoniol è caratteristico del bellunese con un ceppo secondario anche nel trevisano.
Il cognome Antonioli è 550° nella regione Lombardia Il cognome Antonioli è 50° nella provincia di Massa-Carrara Il cognome Antonioli è 2° nel comune di GIANICO (BS)