Фамилия Артыкаева образована по типичной русской модели с суффиксом -ев, который указывает на принадлежность: «чей?» — Артыкаев, то есть сын или потомок человека по имени Артыкай. Женская форма на -а — это грамматическое окончание, которое в русской паспортной традиции закрепилось за дочерьми и жёнами. Сама модель «имя + -ев» — одна из самых распространённых в русском фамильном фонде, но здесь она наложилась на нерусскую, тюркскую основу.

Основа имени Артыкай восходит к тюркскому слову «артык» (или «артық»). В татарском, башкирском, казахском и ногайском языках у него двойственное значение: с одной стороны, «лишний», «избыточный», «излишний», с другой — «лучший», «превосходный», «выдающийся». В прошлом у тюркских народов бытовал обычай давать ребёнку имя-оберег с отрицательным оттенком — вроде «лишний» или «ненужный». Считалось, что если назвать младенца так, злые духи не позарятся на него и не навредят. Со временем защитная функция стёрлась, и имя Артыкай стало восприниматься как пожелание избытка, достатка и превосходства.

Такие фамилии, как Артыкаева, массово возникали в XVI–XIX веках, когда крещёные татары, башкиры и другие народы Поволжья и Урала переходили в православие и получали фамилии по имени отца. Следовательно, предки носителей фамилии — скорее всего, выходцы из тюркской среды, адаптировавшиеся к русской фамильной системе. Географическое ядро фамилии — республики Башкортостан и Татарстан, а также Оренбургская и Челябинская области. У казахов фамилия обычно записывается как Артыкаев, без окончания -а и без русификации. Форма на -а почти наверняка указывает на русскую паспортную традицию, закреплённую за женщиной.

Фамилия относительно редкая. Сравнение с однокоренными — Артыков, Артыкбаев, Артыкхузин — показывает, что все они восходят к той же основе «артык», но различаются суффиксами и вторыми компонентами. Артыкаева стоит в этом ряду как наиболее «обрусевшая» форма, прошедшая через стандартный суффикс -ев.