Фамилия Айткалиева — женская форма, мужской вариант — Айткалиев. Её основа — тюркское имя Айткали, которое складывается из двух корней: «айт» (говорить, произносить) и «кали» — арабское «халид» (вечный, бессмертный). Буквально имя можно перевести как «говорящий о вечном» или «произносящий имя Всевышнего». Айткали — вариант более распространённого имени Айтқали, популярного у казахов, башкир, татар и других тюркских народов, исповедующих ислам.

Модель образования здесь типична для тюркских фамилий, адаптированных через русскую грамматику: к основе (личному имени) добавили русский патронимический суффикс -ев/-ева, указывающий на принадлежность к роду: «сын (или дочь) Айткали». В отличие от славянских фамилий, где суффикс -ов крепится к прозвищам или профессиям, здесь он выполняет чисто формальную роль, оформляя тюркское имя по русскому образцу.

Интересная деталь, которая отличает эту фамилию от многих других: она сохранила редкую для суффиксальной модели огласовку «а» в корне. В большинстве фамилий от имён на -бай, -кали, -жан при адаптации гласный часто редуцируется или меняется (сравните: Калиев, но Айткалиев — с чётким «а»). Эта устойчивость говорит о том, что фамилия фиксировалась в документах относительно поздно, в советский период, когда паспортная система уже не стремилась «обрусить» звучание, а записывала имя максимально близко к оригиналу.

Географически фамилия Айткалиева и Айткалиев наиболее распространены в Западном Казахстане — в Атырауской, Мангистауской, Актюбинской областях, а также среди казахской диаспоры в Каракалпакстане и Астраханской области России. В других регионах встречаемость единична и связана с миграцией.

Сословная принадлежность предков-носителей фамилии, скорее всего, не была аристократической. Имя Айткали в традиционном казахском обществе давали в семьях, не принадлежащих к торе (чингизидам) или ходжам, — это имя простых скотоводов и земледельцев. Фамилия не несёт указания на конкретное ремесло или должность, а только на имя родоначальника, что характерно для массового пласта тюркских фамилий, возникших в XIX–XX веках, когда фиксация по отцу стала основным способом получить фамилию.