Фамилия Айтахунов образована от сложного личного имени Айтахун. В её основе лежат два компонента: тюркское «ай» (луна) и арабское мужское имя Тахир (чистый). При слиянии частей конечный элемент имени «-ир» отсекся — так возникла форма Айтахун. В тюркской традиции слово «ай» в именах часто несло пожелание счастья, удачи или красоты, сравнимой с лунным светом. Таким образом, всё имя можно истолковать как «счастливый и чистый» или «чистый, как луна».

Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ов, который в данном случае указывает на принадлежность: Айтахунов буквально значит «сын Айтахуна» или «из рода Айтахуна». Такой способ оформления тюркских и мусульманских имён в фамилии характерен для многих народов, длительное время живших в составе Российской империи.

По своему типу фамилия Айтахунов относится к группе патронимических фамилий — то есть образованных от отцовского имени. Встречается она преимущественно у башкир и татар, реже у казахов. В русской среде фамилия редка, что делает её заметным маркером тюркского или мусульманского происхождения семьи.

Словообразовательная модель здесь проста, но показательна: суффикс -ов присоединён к основе, которая уже прошла усечение. Это типичный пример адаптации восточного имени к русской фамильной системе, когда фонетика исходного слова немного меняется ради удобства произношения и грамматики.