Фамилия Айтыманов — тюркская по происхождению, и её разбор стоит начать не с корня, а с суффикса, который сразу указывает на географию и способ образования. Суффикс -ов (женская форма -ова) — самый распространённый в русских фамилиях, но здесь он приставлен к тюркской основе, а не к славянской. Это типичный случай, когда фамилию «обрусели» в процессе документирования: тюркское имя или прозвище оформили по русской модели принадлежности («чей?» — Айтыманов). Встречается и вариант без суффикса — Айтыман, но он редок и, скорее всего, остался в среде, где не требовалась русификация.

Основа фамилии — личное имя Айтыман. Оно сложное, состоит из двух частей: «ай» (луна, месяц) и «тыман», что можно прочитать как «туман» или «тымын» (тьма, мрак, покой). В тюркских языках, особенно в казахском и киргизском, имя Айтыман (или Айтуман) означает «лунный туман» или «светлая мгла» — поэтичный образ, характерный для степной традиции давать имена по природным явлениям. Существует и другая версия: «айтыман» как вариант слова «айтыс» (состязание акынов), но это маловероятно, так как суффикс -ман в ономастике чаще указывает на состояние или качество, а не на действие.

Фамилия Айтыманов распространена в Казахстане, Киргизии и среди тюркоязычных народов России (башкиры, татары). В русских документах XIX — начала XX века её могли записывать по-разному: Айтыманов, Айтуманов, Айтманов. Последний вариант особенно интересен: если отбросить суффикс -ов, получится фамилия Айтман, которая встречается у карачаевцев и балкарцев и означает «лунный человек» (ай — луна, тман/тыман — человек). Возможно, Айтыманов — это фонетически изменённая форма того же имени, адаптированная под русскую речь.

Сословно фамилия не привязана к дворянству или духовенству. Носители Айтымановых — чаще всего потомки скотоводов, земледельцев или ремесленников из аулов, где имя Айтыман давали мальчикам, родившимся в туманную лунную ночь. В советское время фамилия закрепилась в паспортах, и её написание унифицировалось. Сейчас она нередкая, но и не массовая: по открытым данным, в России насчитывается несколько сотен человек с такой фамилией, основная концентрация — в Оренбургской области и Башкортостане.