Фамилия Айтуп — редкая, и её происхождение почти наверняка связано с тюркскими языками. Основа «ай» в большинстве из них означает «луна» (реже — «месяц»), а вторая часть «туп» имеет несколько значений: «дно», «основание», «корень» или «конец». Таким образом, наиболее прямое прочтение фамилии — «лунное дно» или «основание луны». Это звучит как поэтическое прозвище, которое в древности могли дать человеку за спокойный, «лунный» нрав или за то, что он родился в новолуние.

Однако есть и вторая, более прагматичная версия. В казахском и татарском языках «туп» может означать «прямой», «ровный» или «подобный». Тогда Айтуп — это «подобный луне», то есть красивый, светлый лицом. В этом случае фамилия образована от личного прозвища-комплимента, которое закрепилось за родом. Обе версии указывают на то, что фамилия не имеет отношения к русской ономастической модели (суффиксы -ов, -ин, -ский) и является по происхождению чистым тюркским прозвищем, которое перешло в фамилию без изменений.

Фамилия Айтуп не встречается в массовых реестрах русских дворянских или крестьянских фамилий, что подтверждает её иноязычное происхождение. Носители этой фамилии, скорее всего, являются потомками тюркских народов — казахов, татар, башкир или ногайцев. Встречаемость фамилии крайне низкая, что говорит о её локальном характере: предки могли быть жителями одного аула или небольшой родовой группы, где прозвище Айтуп было уникальным и не «размножилось» географически.

С точки зрения словообразования, фамилия стоит особняком: она не имеет патронимического суффикса, который присоединяли бы к основе при русификации (как, например, Айтупов). Это значит, что фамилия либо была записана в документах в исконной форме, либо её носители долгое время сохраняли тюркскую языковую среду и не переходили на русскую фамильную модель. В любом случае, Айтуп — это прямое указание на родовое прозвище, которое было дано предку за внешность или характер, и которое он пронёс через века без изменений.