Фамилия Айтлеуова построена по типичной для тюркских народов модели, которая в русском языке закрепилась через казахскую и башкирскую среду. Её основа — мужское имя Айтлеу, сложенное из двух корней: «ай» (луна, месяц) и «тлеу» (желание, просьба, мольба). Буквально имя переводится как «лунное желание» или «проси у луны». В тюркской традиции такие имена часто давали как оберег: если предыдущие дети умирали, родители обращались к высшим силам с просьбой даровать жизнь новорождённому. Имя Айтлеу выполняло роль такой охранительной молитвы.

Суффикс -ов(-а) — это русский патронимический формант. В XIX–XX веках, при документальной фиксации в Российской империи, к тюркским фамилиям его добавляли массово, чтобы сделать их склоняемыми по правилам русского языка. Без этого суффикса фамилия звучала бы как Айтлеу, но бюрократия «обрусила» её. Поэтому женская форма Айтлеуова — не отдельная фамилия, а грамматический вариант, указывающий на носительницу женского пола (дочь или жену).

Географически фамилия тяготеет к Западному Казахстану — Актюбинской и Западно-Казахстанской областям, а также к Оренбуржью, где исторически велика доля казахского населения. У башкир она встречается реже. В русских переписных книгах конца XIX века фамилию записывали на слух, отсюда искажения: Айтлеев, Айтляуов или Айтлеуев — тюркские гласные передавали неточно.

Социальный контекст: предки носителей фамилии, скорее всего, были скотоводами-кочевниками или мелкими земледельцами. Само имя Айтлеу не указывает на знатное происхождение — это бытовое, «охранительное» имя, типичное для простых людей. В советское время фамилия не получила широкой известности за пределами региона, но сохранилась у потомков тех, кто в начале XX века переезжал в города или служил в армии.