Фамилия Айтхалин — редкий случай в русском ономастиконе, и её разбор упирается в географию и этнический контекст. Перед нами фамилия тюркского происхождения, адаптированная русским суффиксом -ин. Основа «Айтхал» или «Айткал» восходит к казахскому, башкирскому или татарскому имени. Обычно такие имена бикорневые: «ай» (луна, месяц) и вторая часть, которую трактуют по-разному. Либо от «тхали» (вариант «ткали» — могучий, крепкий), либо от глагола «айт» (говорить, рассказывать). В тюркской антропонимии имена с компонентом «ай» давали детям, родившимся в новолуние, или как пожелание красоты и ясности.

Суффикс -ин в русской модели указывает на принадлежность: «чей?» — Айтхалин, то есть сын или потомок Айтхала. В отличие от массовых -ов/-ев, суффикс -ин в тюркских заимствованиях встречается реже и обычно указывает на более позднюю или индивидуальную русификацию. В XIX веке, когда оседали кочевые народы, многие башкиры, казахи и татары получали фамилии именно по имени отца с русским окончанием. Айтхалин — пример такой фиксации: имя Айтхал (или Айткул) перестало быть личным и стало родовым.

Есть и вторая версия, менее распространённая, — топонимическая. В Казахстане, в Кызылординской области, есть село Айтхал. Фамилия могла достаться выходцу оттуда. Однако для русской фамильной традиции типичнее прозвищная или именная основа. Топонимическая версия работает только если носитель был переселенцем, получившим фамилию по месту прежнего жительства при записи в ревизские сказки.

Никаких громких исторических носителей этой фамилии в открытых источниках не зафиксировано, что типично для локальных, недворянских родов. Сословно предки Айтхалиных, скорее всего, относились к государственным крестьянам или казачьему сословию — на Урале или в Оренбуржье тюркские фамилии встречались часто. Споров о происхождении корня нет: тюркская основа очевидна, а русский суффикс — просто следствие администрирования империи.