Фамилия Абайтов образована по самой распространённой в русском языке модели — с суффиксом -ов, который обычно указывал на принадлежность: «чей?» — Абайтов, то есть сын или потомок Абая. Основой послужило личное имя Абай, которое может иметь два разных корня.

Первая и наиболее вероятная версия — тюркское происхождение. У многих тюркских народов (казахов, башкир, татар, киргизов) имя Абай означает «внимательный», «осторожный», «старший брат» или «родственник». В казахской культуре это имя особенно известно благодаря великому просветителю Абаю Кунанбаеву, хотя фамилия Абайтов к нему прямого отношения не имеет — она образована от народной формы имени. Если предок носителя фамилии был тюркоязычным, то его называли Абаем за рассудительность или за старшинство в роду.

Вторая, менее распространённая версия — возможная связь с арабским именем Аббас (суровый, нахмуренный), которое в тюркской среде могло трансформироваться в Абай. Однако фонетически это менее очевидно, и большинство ономастов склоняются к первому варианту.

Суффикс -ов указывает, что фамилия формировалась в русской языковой среде: либо предок-тюрк попал в русское сословие, либо фамилия давалась при переписях населения в регионах со смешанным населением. Географически фамилия Абайтов чаще встречается в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях — в зоне исторического контакта тюркских и русских культур.

По социальному происхождению Абайтовы могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми из татарских или башкирских родов. Дворянских корней у фамилии не зафиксировано, что типично для поздних фамилий, оформленных в XIX веке. Иногда встречается вариант написания Абаев — он более распространён у осетин, где имя Абай имеет другое значение, но для фамилии Абайтов характерна именно тюркская основа.