Фамилия Айтуллина — женская форма фамилии Айтуллин, и её происхождение напрямую связано с татаро-башкирским именем Айтулла. Основа здесь двухчастная: «ай» (луна, месяц) и «тулла» (полный, совершенный). Вместе имя Айтулла переводится как «полнолуние» или «подобный полной луне». В тюркской ономастике луна — устойчивый символ красоты, света и божественной благодати, поэтому имя давали с пожеланием ребёнку быть таким же ясным и удачливым.

Словообразовательная модель типична для многих тюркских фамилий: к мужскому имени Айтулла добавляется русский притяжательный суффикс -ин, который в исходном виде означал «чей?» — то есть «сын Айтуллы». Ударение в фамилии, скорее всего, падает на последний слог — Айтуллина́, хотя в разговорной речи возможны варианты.

Географически фамилия Айтуллина (и мужская Айтуллин) чаще всего встречается среди татар и башкир. Исторически носители могли происходить из регионов Поволжья и Приуралья — Татарстана, Башкортостана, а также из Оренбургской и Челябинской областей. В метрических книгах XIX века такие фамилии нередко фиксировались у крестьян и мещан, но могли встречаться и у служилых татар.

Стоит отметить один нюанс: в некоторых случаях фамилия могла возникнуть не от личного имени, а от прозвища Айтулла, которое давали человеку с круглым лицом или светлым характером, ассоциируя его с луной. Однако эта версия менее вероятна — в тюркской традиции имена-пожелания были распространены гораздо шире, чем прозвища по внешности.

Похожие по структуре фамилии — Айтуганов (от «ай» + «туган» — рождённый луной) или Айтбаев (от «ай» + «бай» — лунный богач). Все они родственны по корню «ай», но Айтуллина стоит особняком из-за редкой второй части «тулла», которая почти не встречается в других фамилиях.