Trong tiếng Hy Lạp cổ đại, tên của thành phố là Ἀθῆναι (Athēnai, phát âm [a.tʰɛ̂ː.nai̯] trong tiếng Attic cổ điển) là một từ số nhiều. Trong tiếng Hy Lạp cũ, như là tiếng Hy Lạp Homer, tên này có dạng số ít, Ἀθήνη (Athēnē). Có thể nó được diễn đạt trong dạng số nhiều sau đó, như là Θῆβαι (Thêbai) và Μυκῆναι (Μukênai). Từ này có thể không có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp hay Ấn-Âu, và có thể nó là tàn dư của gốc Tiền Hy Lạp của Attica. Vào thời cổ đại, người ta tranh luận rằng tên này có nguồn gốc từ nữ thần bảo hộ Athena (tiếng Attic Ἀθηνᾶ, Athēnā, tiếng Ionian Ἀθήνη, Athēnē, và Dorian Ἀθάνα, Athānā) hay Athena lấy tên theo thành phố này. Những học giả hiện đại này thường đồng ý rằng vị nữ thần này lấy tên theo tên thành phố, vì đuôi -ene phổ biến trong tên của các khu vực, nhưng hiếm có trong tên người. Trong thời Trung Cổ, tên của thành phố lại được dùng theo dạng số ít là Ἀθήνα. Tuy nhiên, sau sự thành lập của nhà nước Hy Lạp hiện đại, avà một phần là do chủ nghĩa bảo thủ của ngôn ngữ viết, Ἀθῆναι [aˈθine] lại trở thành tên chính thức của thành phố và kéo dài đến khi sự từ bỏ Katharevousa diễn ra trong những năm 1970, khi Ἀθήνα, Athína, trở thành tên chính thức.