Фамилия Ахтарбеков — один из тех случаев, где корень фамилии говорит о происхождении почти безошибочно, а суффикс уточняет социальный статус. В её основе лежит тюркско-персидское имя Ахтарбек. Первая часть, «ахтар», восходит к персидскому «ахтар» — «звезда» (в некоторых тюркских языках это слово также означает «счастье» или «удача»). Вторая часть, «бек», — это классический тюркский титул, обозначающий князя, предводителя или знатного господина. Таким образом, имя Ахтарбек означает «звездный князь» или «счастливый господин» — красивое составное имя, типичное для мусульманских народов Кавказа и Поволжья.

Модель образования фамилии — классическая русская патронимическая: к основе Ахтарбек прибавили суффикс -ов. Это значит, что фамилию дали по отцу: Ахтарбеков — «сын Ахтарбека». Интересно, что суффикс -ов, а не -ев, указывает на то, что основа заканчивается на твёрдый согласный (к), что в русском языке автоматически даёт именно такую форму. Встречаются варианты с ударением на последний слог (Ахтарбекóв) и на второй (Ахтáрбеков), что связано с местными диалектными особенностями.

Географически фамилия почти наверняка ведёт к кумыкам или другим тюркоязычным народам Дагестана (например, к ногайцам). Именно у кумыков составные имена с компонентом «бек» были особенно распространены среди знати и зажиточных слоёв. В XIX — начале XX века, когда шла массовая русификация фамилий на Кавказе, многие горцы получали фамилии по имени отца с добавлением русского суффикса. Ахтарбековы — это потомки человека, носившего гордое имя «звездный князь», и, скорее всего, их предки принадлежали к уважаемым родам, возможно, к узденям (свободным общинникам) или бекам.

Редкость фамилии объясняется тем, что имя Ахтарбек не было таким массовым, как, скажем, Магомед или Али. Это имя — скорее маркер индивидуальности: родители, называя сына «звездой», хотели подчеркнуть его особенное положение. В советское время фамилия не подверглась переделке, так как звучала вполне по-русски и не требовала адаптации. Сегодня Ахтарбековы встречаются в основном в Дагестане, а также в среде кавказской диаспоры в крупных городах России.