Фамилия Айтукаева — яркий пример тюркского наследия в русском ономастиконе. Её основа восходит к мужскому личному имени Айтука, которое состоит из двух частей: «ай» (луна, месяц) и «тук» или «тука» (полный, сытый, достаточный). В переносном смысле имя Айтука можно перевести как «полнолуние» или «месяц в полной силе» — образ, связанный с благополучием, удачей и светом. Имена с компонентом «ай» были широко распространены у башкир, татар, казахов и других тюркских народов: они не только указывали на время рождения (в новолуние или полнолуние), но и служили пожеланием счастливой судьбы.

Фамилия образована по русской модели с патронимическим суффиксом -ев, который присоединялся к тюркским основам, оканчивающимся на согласный или «а». Изначально Айтукаев — «сын Айтуки». Интересно, что в самой тюркской среде фамилии на -ев/-ов закрепились поздно, в основном в XIX–XX веках, при оформлении документов. До этого человека называли по имени отца: например, Айтука улы (сын Айтуки). Фонетически фамилия могла варьироваться: в башкирском произношении чаще встречается Айтукаев, в казахском — Айтуқаев, а в татарских говорах возможен вариант Айтукаев с ударением на второй слог.

Встречаемость фамилии невысокая, что типично для имён, не превратившихся в массовые родовые прозвания. Основные регионы бытования — Башкортостан, Татарстан, Оренбургская и Челябинская области, а также западный Казахстан. Среди носителей преобладают потомки крестьян и казаков-тептярей (сословие, близкое к башкирским припущенникам). В дворянских родословных книгах фамилия не фиксируется — это однозначно крестьянская или мещанская фамилия, что подтверждается и отсутствием сложных суффиксов (-ский, -цкий), типичных для шляхты.

Есть и другая, менее вероятная, версия происхождения: от тюркского «айтук» — «сказанный», «произнесённый». В этом случае имя могли дать ребёнку, рождение которого было предсказано или «наговорено» знахарем. Однако в тюркской антропонимике корень «тук» (сытость, полнота) встречается гораздо чаще, чем «тук» от глагола «айту» (говорить), поэтому основная версия остаётся предпочтительной.