Фамилия Айтайлых — редкая, и её происхождение уходит корнями в монгольскую и тюркскую языковые среды. Скорее всего, в основе лежит составное имя, которое складывается из двух частей. Первая часть, «ай», может восходить к общетюркскому слову «ай» — «месяц». Вторая часть, «тайлых», вероятно, связана с монгольским «тайлах», имеющим несколько значений: «домашний костюм», «излагать», «хранить». Такая многозначность нередка для древних имён, где одно слово могло нести и бытовой, и абстрактный смысл.

Необычность фамилии — в её суффиксе. В русской традиции фамилии на -ых/-их (Айтайлых) типичны для северных регионов России, особенно для Архангельской, Вологодской областей и Сибири. Суффикс -ых указывал на принадлежность к роду: «из семьи Айтайлых». Однако сама основа явно не славянская, что говорит о возможном контакте русских переселенцев с монгольскими или тюркскими народами. Фамилия могла закрепиться за потомками человека, носившего тюркское или монгольское имя, которое дали при рождении по времени или обстоятельствам. Например, имя Айтайлых могли дать ребёнку, родившемуся в месяц, когда «месяц хранит» или «месяц излагает» — метафорическое описание светлой или судьбоносной ночи.

Встречается и версия, что первая часть «ай» означает «дрожащий» (от монгольского «ай»). Тогда имя могло быть прозвищем, данным по поведению или внешности — «дрожащий, как в домашнем костюме», то есть робкий, уязвимый. Но это объяснение менее правдоподобно, так как в традиционных именах чаще отражали пожелания или обстоятельства, а не отрицательные черты.

Поскольку фамилия редкая, точных записей о её носителях в исторических документах почти нет. Но сама модель образования — имя-основа + суффикс -ых — типична для фамилий, которые фиксировались в северных и сибирских переписях XVII–XIX веков. Возможно, предок носителя фамилии был человеком, переселившимся из монгольских степей в русские земли, или же русским, получившим тюркское прозвище в результате долгого общения с местными народами.