Фамилия Алтыбекова — женская форма фамилии Алтыбеков, которая образована по тюркской модели с компонентом «бек». «Бек» (или «бий», «бей») в тюркской среде — это титул знатного человека, предводителя рода, военачальника. В фамилиях этот элемент часто указывал на статус основателя рода или на его принадлежность к правящей верхушке. Первая часть, «алты», с тюркских языков переводится как «шесть». Однако в ономастике «алты» может быть не просто числительным, а частью личного имени-оберега или пожелания. Например, имя Алтын означает «золото», а Алтыбай — «богатый, как золото». В случае с фамилией Алтыбеков наиболее вероятно, что в основе лежит личное имя Алтыбек, где «алты» могло означать либо «шестой», либо быть фонетическим вариантом от «алтын» — «золотой». В первом случае имя могли дать шестому сыну в семье, во втором — подчеркнуть ценность и знатность ребёнка.

Словообразовательная модель типична для тюркских фамилий: к основе на согласный добавляется русский патронимический суффикс -ов/-ев, который русифицировал фамилию при документальном оформлении. В самой тюркской среде фамилия могла бы звучать как Алтыбек или Алтыбеков без изменений, но с русским окончанием она закрепилась в официальных бумагах. Географически фамилия распространена среди народов Северного Кавказа, Поволжья и Средней Азии, особенно у казахов, татар, башкир, кумыков. Это указывает на то, что предки носительницы фамилии могли быть из тюркоязычных регионов, где титул «бек» имел реальное социальное значение.

С точки зрения сословной принадлежности, фамилия Алтыбеков изначально могла принадлежать не просто крестьянам, а представителям знатных или служилых родов — бекам, которые управляли аулами или несли военную службу. Однако со временем фамилия стала массовой, и сейчас её носят люди самого разного происхождения. В русском языке фамилия склоняется по правилам женских фамилий на -ова: Алтыбековой, Алтыбекову. В отличие от многих русских фамилий, где суффикс -ов указывает на принадлежность к отцу, здесь он скорее фиксирует русифицированную форму тюркского имени, а не прямое отчество. Это типичный пример того, как при присоединении тюркских территорий к Российской империи местные имена и титулы переоформлялись в фамилии по русскому образцу.