Фамилия Аитмухан — редкий случай, когда тюркская фамилия донесла до нас целое личное имя, а не прозвище или ремесло. Её главная особенность — нулевой суффикс. В отличие от большинства русских фамилий на -ов или -ин, здесь нет патронимического окончания. Такая модель образования сохранилась у народов Поволжья, Кавказа и Средней Азии, где исконные формы не вытеснила русская паспортная система.

Основа фамилии — составное имя Аитмухан, типичное для тюркской антропонимии. Первая часть, «Аит» (варианты: Айт, Айыт), восходит к пратюркскому «айт» — «говорить», «сказать». Есть и версия от арабского «айд» — «праздник», но в личных именах чаще работает значение «наречённый»: так называли ребёнка, чьё имя дали по обету или после молитвы. Вторая часть — «мухан», местная форма арабского имени Мухаммад (прославленный, хвалимый), распространённая у казахов, татар и башкир. В сумме Аитмухан означает либо «наречённый Мухаммадом», либо «прославленное слово».

Географически фамилия почти наверняка привязана к Казахстану — особенно к южным и западным областям, где сильны родоплеменные традиции, а также к татарским и башкирским регионам России. У казахов именование по деду или отцу в форме прямого имени без суффикса — обычное дело для фамилий, официально закрепившихся в советское время. Предок-носитель исходного имени Аитмухан, скорее всего, жил в XIX — начале XX века и был человеком уважаемым: религиозный контекст имени подразумевает, что он мог быть муллой, аксакалом или просто верующим, давшим сыну имя по обету.

Встречаются варианты написания — Айтмухан и Аитмуханов. Последний — результат русификации: к основе добавили русский суффикс принадлежности, чтобы вписать фамилию в паспортную систему. Но исконная форма без суффикса точнее отражает тюркскую традицию, где фамилия и имя предка совпадают.