Фамилия Айтаев — наглядный пример того, как русская патронимическая модель на -ев скрывает тюркскую основу. В её центре — личное имя Айтай, которое в казахском, башкирском, татарском и каракалпакском языках складывается из двух корней: «ай» (луна) и «тай» (жеребёнок, детёныш). Буквально Айтай — «лунный жеребёнок» или «дитя луны». Имя звучало как поэтическое пожелание: чтобы ребёнок рос светлым, красивым и быстрым, как лунный свет и молодой конь. Есть и более приземлённое толкование: в некоторых говорах «айтай» могло быть прозвищем человека, родившегося в новолуние или отличавшегося бледным, «лунным» цветом лица.

Суффикс -ев указывает на патронимический принцип: Айтаев — сын Айтая. Фамилия формировалась в русской среде при записи тюркских имён в метрические книги, особенно в Поволжье, на Урале и в Средней Азии. Географически фамилия Айтаев наиболее частотна у казахов, а также встречается у башкир, татар и кумыков. В России носители сосредоточены в Оренбургской, Астраханской областях и в Башкортостане.

Словообразовательно фамилия прозрачна, но есть нюанс с ударением. Встречаются варианты с ударением на первый слог, но нормативным для русской записи считается ударение на второй — Айта́ев, по аналогии с другими фамилиями на -таев. В отличие от короткой фамилии Айтов (от имени Айт), Айтаев сохраняет полную форму с компонентом «тай». Это значит, что предка назвали не просто «луной», а сложным именем-пожеланием.

Сословная принадлежность предков Айтаевых не фиксируется однозначно: среди носителей могли быть и рядовые скотоводы, и представители родовой знати, и служилые люди. В дореволюционных документах фамилия встречается у казахов-кочевников, записанных в «киргизы» (так тогда называли казахов), и у оседлых татарских крестьян. Социальный срез размыт — это нормально для фамилии, образованной от распространённого личного имени, а не от прозвища по профессии.