Фамилия Айтуева — женская форма фамилии Айтуев, и её происхождение почти наверняка уводит нас в тюркские языки. Основа здесь — личное имя Айту, которое складывается из двух компонентов: «ай» (луна, месяц) и «ту» (рождать, родиться). В тюркской ономастике такие имена были распространены у башкир, татар, казахов и ногайцев. «Айту» можно перевести как «рождённый в месяц (новолуния)» или «лунный», что указывало на время рождения ребёнка или давало ему пожелание быть светлым, как луна.

Модель образования фамилии простая: к основе Айту добавили русский патронимический суффикс -ев, который в тюркских фамилиях часто присоединяли к именам, оканчивающимся на гласный. Получилось Айтуев — «сын Айту». Женская форма Айтуева, соответственно, означает «дочь или жена Айтуева». Суффикс -ев, а не -ин, — типичный для фамилий, образованных от имён на -а, -я, -о, хотя в данном случае исходное имя заканчивалось на -у, что для русского уха звучало как твёрдый гласный, и суффикс -ев закрепился.

Географически фамилия Айтуева встречается прежде всего в регионах с компактным проживанием тюркских народов: в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях, реже — у казахов. В дореволюционной России у башкир и татар фамилии часто закреплялись лишь к концу XIX — началу XX века, поэтому Айтуевы — сравнительно поздняя фамилия, возникшая из патронима. Сословная принадлежность предков могла быть разной: от крестьян-башкир до мелких торговцев или служилых людей, но однозначных данных об этом нет.

Встречается вариант написания Айтуева с буквой «ё» — Айтуёва, но это редкое исключение, связанное с местным произношением. Родственные фамилии — Айтуганов, Айтулин, Айтбаев — образованы от той же корневой основы «ай», но с разными вторыми компонентами. Фамилия Айтуева не имеет отношения к славянским корням, и попытки связать её со словом «туевый» (от «туя») — народная этимология, лишённая лингвистического смысла.