Фамилия Айтаев — один из ярких примеров того, как русская модель фамилии на -ев скрывает нерусское, тюркское происхождение. Основа здесь — личное имя Айтай. В тюркских языках, особенно в казахском, башкирском, татарском и каракалпакском, «ай» означает «луна», а «тай» — «жеребёнок» или в переносном смысле «детёныш», «дитя». Таким образом, Айтай — это «лунный жеребёнок» или «дитя луны». Имя звучало поэтично, как пожелание ребёнку быть светлым, красивым и быстрым, как лунный свет и молодой конь. Встречается и более прозаичное толкование: в некоторых говорах «айтай» могло быть прозвищем человека, родившегося в новолуние или отличавшегося бледным, «лунным» цветом лица.

Суффикс -ев указывает на то, что фамилия формировалась в русской среде по патронимическому принципу: Айтаев — сын Айтая. Это типичная ситуация для народов Поволжья, Урала и Средней Азии, где при переходе в российское подданство или при записи в метрические книги тюркские имена русифицировали, добавляя русские окончания. Географически фамилия Айтаев наиболее частотна у казахов (в Казахстане это достаточно распространённая фамилия), 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. Встречаются варианты Айтаев и Айтаев с ударением на первый слог, но нормативным для русской записи считается ударение на второй слог — Айта́ев, по аналогии с другими фамилиями на -таев. В отличие, скажем, от фамилии Айтов (от имени Айт), где основа короче, Айтаев сохраняет полную форму имени с компонентом «тай». Это указывает на то, что предок носителя фамилии был назван именно сложным именем-пожеланием, а не просто «луной».

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 здесь размыт, и это нормально для фамилии, образованной от распространённого личного имени, а не от прозвища по профессии.