Фамилия Айтыбаев — тюркская по происхождению, и её разбор стоит начать с корня, а не с суффикса. Основа «Айтыбай» — составное личное имя, распространённое у казахов, киргизов, башкир и татар. Первая часть, «Айт», восходит к глаголу «айту» (говорить, сказывать) или к имени Айт — так называли мальчика, родившегося в день религиозного праздника (айт — «праздник» по-арабски). Вторая часть, «бай», означает «богач», «хозяин», «господин». В сумме Айтыбай — это либо «богатый праздником» (то есть рождённый в счастливый, изобильный день), либо «говорящий (красноречивый) богач».

Русский суффикс -ев в фамилии — это адаптация тюркского патронимического окончания при русификации. В казахской среде фамилия звучала бы как Айтыбайұлы («сын Айтыбая»), но при записи в российских документах XIX—XX веков добавили стандартный русский суффикс принадлежности. Поэтому Айтыбаев означает «потомок Айтыбая» — типичная модель для фамилий, возникших у кочевых народов после перехода к оседлости и паспортной системе.

Географически фамилия Айтыбаев привязана к Западному Казахстану (Атырауская, Западно-Казахстанская, Актюбинская области), а также к прилегающим районам России — Астраханской и Оренбургской областям, где исторически кочевали казахские роды. Встречается она и у каракалпаков, что указывает на общность антропонимической традиции в низовьях Сырдарьи и Приаралья.

Словообразовательный нюанс: в отличие от фамилий на -ов (Айтыбаев), у той же основы могла появиться форма Айтыбай (без суффикса) — так нередко писали фамилии ногайцам и крымским татарам. Но вариант с -ев закрепился именно в русскоязычной документации казахских степей. По сословному происхождению предки Айтыбаевых — скотоводы и кочевники, а не дворяне или духовенство, что типично для большинства тюркских фамилий этой модели. Никаких сведений о знатном роде с таким именем в исторических источниках нет, что делает фамилию «народной» — прозвище дали по личному имени, без привязки к титулу или ремеслу.