Фамилия Айтатдинов — редкий пример, где русский патронимический суффикс -ов нарастили на тюрко-персидское имя, причём с необычной огласовкой. В основе лежит мужское имя Айтатдин. Если разобрать его по частям: «ай» (луна, месяц — тюркское), «тат» (с персидского — «дающий» или, в другом значении, «тюрк»), «дин» (вера, религия — арабское). Получается сложносоставное имя, которое можно перевести как «луна, дающая веру» или «месяц веры». Встречается также вариант Айтатдин — с ударением на последний слог, что характерно для арабо-персидских заимствований.

Фамилия Айтатдинов — это отчество, то есть «сын Айтатдина». Типичная модель для татарских, башкирских и других тюркоязычных народов Поволжья и Приуралья, где к имени отца добавляли русский суффикс -ов после адаптации к паспортной системе в XIX веке. Примечательно, что суффикс -ов здесь, а не -ин, хотя основа оканчивается на «н» — это говорит о том, что имя Айтатдин воспринималось как «мужское, твёрдое», и форма на -ов закрепилась по аналогии с большинством русских фамилий.

Географически фамилия Айтатдинов встречается в основном в Татарстане, Башкортостане, а также в Челябинской и Оренбургской областях — регионах расселения татар и башкир. Встречаемость низкая, фамилия не входит в списки распространённых. Это позволяет предположить, что родоначальник — конкретный человек с именем Айтатдин, живший в одном из этих регионов, и его потомки не рассеялись широко.

Есть и менее вероятная версия: что основа не имя, а прозвище Айтат, а «дин» — часть фамилии, приросшая позже. Но это спорно: в тюркской ономастике имена с компонентом «дин» (от арабского «религия») — обычное дело (Гайнутдин, Сафиуллин), и отсекать его искусственно нет оснований. Так что Айтатдинов — это прямой потомок человека по имени Айтатдин, носившего, скорее всего, духовное или уважительное имя.