Фамилия Айтуган — редкий для русского уха пример фамилии тюркского происхождения, которая закрепилась в России без привычных славянских суффиксов -ов, -ев или -ин. Она не переделана под русскую модель, а сохранилась в исходной форме, что сразу указывает на её относительно позднее появление или на то, что носители долгое время жили в среде, где фамилии не русифицировали.

Основа фамилии — составное тюркское имя Айтуган. Оно образовано от двух слов: «ай» (луна, месяц) и «туган» (рождённый, родившийся). Буквально — «рождённый в новолуние» или «лунорождённый». В тюркской ономастике такие имена давали детям, появившимся на свет в определённую фазу луны, или же вкладывали в имя пожелание красоты и света, подобного лунному. Это типичная модель для татарских, башкирских, казахских и других тюркских имён (сравните: Айдар, Айнур, Айсылу).

Поскольку фамилия не имеет суффикса принадлежности, её носителем мог быть человек, которого в официальных документах записали просто по имени — Айтуган. Такая практика была распространена в XIX — начале XX века среди народов Поволжья и Урала, когда при переписях или паспортизации имя отца или деда фиксировали как фамилию без изменений. Поэтому предки современных Айтуганов, скорее всего, были татарами или башкирами, возможно — из Оренбургской, Уфимской или Казанской губерний.

В русском языке фамилия склоняется как существительное второго склонения: Айтугана, Айтугану, об Айтугане. Встречается она нечасто, и её носители до сих пор могут быть сосредоточены в Татарстане, Башкортостане, а также в регионах, куда мигрировало тюркское население в советское время. Отдельной ветви дворянского или купеческого рода Айтуганов не зафиксировано — это фамилия крестьянского и сельского происхождения, что типично для имён, не получивших сословной приставки.