Фамилия Абайтуллина — женская форма, мужской вариант — Абайтуллин. В основе лежит арабское имя Абайтулла, которое в мусульманской традиции означает «раб Аллаха» (от «абд» — раб, и «Аллах» — Бог). Имя это встречается у татар, башкир и других тюркоязычных народов, исповедующих ислам.

Словообразовательная модель здесь проста и прозрачна: к личному имени Абайтулла добавили русский патронимический суффикс -ин, который указывает на принадлежность: «чей сын?» — Абайтуллин. Такая модель типична для фамилий, возникших в среде крещёных или просто русифицированных татар, башкир, мишарей. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще образовывались от прозвищ или профессий, суффикс -ин в Поволжье и Приуралье нередко присоединяли прямо к мусульманским именам, минуя стадию прозвища.

Интересно, что само имя Абайтулла — не самое частое в тюркском ономастиконе. Чаще встречаются варианты Абдулла, Абдул, Габдулла. Абайтулла — более редкая форма, где первая часть «абай» могла быть местным диалектным вариантом «абд» или же самостоятельным тюркским словом «абай» (старший, уважаемый). То есть возможна и вторая версия: не «раб Аллаха», а «почтенный слуга Аллаха» или «старший раб Божий». Эта версия правдоподобнее, если учесть, что в татарском языке «абай» означает «дядя» или «старший брат» (почтительное обращение).

Географически фамилия Абайтуллина тяготеет к Татарстану, Башкортостану и Удмуртии. Встречается и в Оренбургской, Челябинской областях — там, где исторически селились татары и башкиры. Сословно предки носителя фамилии, скорее всего, были государственными крестьянами или тептярами (сословие нерусских земледельцев в Приуралье), реже — служилыми татарами. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Ударение в фамилии, по правилам татарского языка, падает на последний слог: Абайтуллина́. В русском быту часто смещают на третий слог — Абайту́ллина, что не является ошибкой, но меняет интонацию.