Фамилия Айткалиев образована от личного имени Айткали — сложносоставного тюркского имени. Первая часть «айт» восходит к глаголу со значением «говорить», «сказать» (в казахском и других тюркских языках), вторая — «кали» является вариантом арабского имени Халид (Khalid), что значит «вечный», «бессмертный». Таким образом, имя Айткали можно перевести как «говорящий о вечном» или «сказавший вечное», хотя в бытовой традиции такие имена часто давали с пожеланием, чтобы ребёнок был красноречивым, убедительным, а его слово имело вес.

Фамилия построена по типичной для тюркских фамилий модели: к основе Айткали прибавлен русский патронимический суффикс -ев, который указывает на принадлежность («сын Айткали»). Это характерно для фамилий, оформившихся у казахов, киргизов, татар и других народов, которые в XIX–XX веках получали русские фамильные окончания при записи в метрики или советские документы. В самой тюркской среде такие фамилии часто передавались без суффикса — просто как Айткали, но в русскоязычном документообороте закрепилась форма с -ев.

Географически фамилия Айткалиев наиболее распространена в Западном Казахстане, особенно в Атырауской и Западно-Казахстанской областях, а также среди казахов, переселившихся в соседние регионы России — Астраханскую и Оренбургскую области. Встречается и у киргизов, но реже. Среди носителей фамилии много потомков скотоводов и рыбаков — традиционных занятий населения Прикаспия.

С точки зрения словообразования интересно, что фамилия сохранила старое написание имени без редукции гласных: в разговорной казахской речи имя Айткали часто произносят как «Айткели» или «Айтқали», но письменная фиксация через «а» (Айткали) осталась устойчивой. Это типичный случай, когда орфография фамилии консервирует более архаичный или литературный вариант имени, отличающийся от живого произношения.

В словарях тюркских фамилий и работах по ономастике (например, у Н. А. Баскакова) фамилии на -ев от имён с компонентом «айт» обычно относят к группе, возникшей в среде оседлого или полуоседлого населения, которое раньше других попало под русское административное влияние. Айткалиев — не исключение: её носители, скорее всего, происходят из родов, кочевавших вблизи торговых путей или русских крепостей, где контакты с чиновниками были регулярными.