Фамилия Айтмакова — женская форма фамилии Айтмаков, а та, в свою очередь, образована от мужского тюркского имени Айтмак. Это имя составное: первая часть «ай» означает «луна» (в переносном смысле — «красивый, светлый, как луна»), вторая часть «тмак» восходит к глаголу со значением «ставить, устанавливать» или «назначать». Таким образом, имя Айтмак можно истолковать как «назначенный луной» или «поставленный луной» — вероятно, так называли долгожданного ребёнка, родившегося в светлую лунную ночь, или же имя имело пожелательный смысл: «пусть будет светел и счастлив, как месяц».

Модель образования фамилии типична для тюркских народов: к основе личного имени добавлялся русский патронимический суффикс -ов/-ев, который в XIX–XX веках активно закреплялся в официальных документах при русификации фамилий. В данном случае суффикс -ов присоединился к имени Айтмак, а окончание -а указывает на женский род.

Фамилия Айтмакова распространена прежде всего среди тюркоязычных народов: киргизов, казахов, башкир, татар. Самая известная ветвь — киргизская, к которой принадлежит писатель Чингиз Айтматов. Его фамилия образована от того же корня, но с другим огласованием: Айтматов (с ударением на второй слог). Фамилия Айтмакова, соответственно, может быть как самостоятельной (от имени Айтмак), так и женской формой от Айтматов в тех случаях, когда в документах закрепился вариант с «а» вместо «о» — это не редкость при записи тюркских имён в XIX веке, когда писарь мог записать на слух «Айтмаков» вместо «Айтматов».

Встречается фамилия и в Поволжье, у казанских татар, где имя Айтмак (или Айтмухаммет) давали мальчикам, родившимся в новолуние. В этом регионе фамилия могла закрепиться и через прозвище: Айтмаком называли человека, который вставал до рассвета, при луне, — например, пастуха, начинавшего работу рано утром.