Фамилия Айтымов — типичный пример того, как тюркское личное имя превратилось в русскую фамилию через добавление суффикса -ов. В её основе лежит имя Айтым. В казахском, киргизском и других тюркских языках слово «айтым» означает «сказание», «высказывание» или «речение», но напрямую фамилия происходит не от нарицательного слова, а от имени. Имя Айтым давали ребёнку с пожеланием красноречия, умения убеждать или как отсылку к традиционному народному творчеству — айтысу, поэтическому состязанию акынов. Таким образом, предок носителя этой фамилии был назван Айтымом, а его потомки стали Айтымовыми.

Словообразовательная модель проста и стандартна для русской адаптации тюркских фамилий. К основе Айтым прибавляется русский патронимический суффикс -ов, что буквально означает «сын Айтыма» или «из рода Айтыма». Обратите внимание, что суффикс -ин здесь не используется, так как основа оканчивается на твёрдый согласный, а не на -а или -я. Редкость этой фамилии в том, что она сохранила конечный -м, который при русификации некоторых тюркских фамилий мог отсекаться. Сравните, например, возможное, но не встречающееся «Айтыев» — и реальное «Айтымов».

Географически фамилия Айтымов распространена преимущественно среди казахов и киргизов, а также встречается у башкир и татар. В русском контексте она практически не встречается, что указывает на чёткую этническую привязку. Социально предки Айтымовых, скорее всего, были скотоводами или кочевниками, но имя Айтым могло указывать на принадлежность к роду акынов — народных поэтов и сказителей, которые пользовались большим уважением в степи.

Спорных версий происхождения немного. Некоторые ошибочно связывают фамилию с тюркским «айт» — «говори», но это глагольная форма, которая не используется как имя. Гораздо правдоподобнее, что Айтым — личное имя, производное от того же корня, что и айтыс, то есть прямое указание на занятие или дар предка.