Фамилия Айзатуллов — одна из тех, что напрямую ведут к имени, данному при рождении. Её основа — мужское имя Айзатулла, которое сложилось из двух частей. Первая, «айзат», в тюркских языках означает «ребёнок, красивый как луна» (ай — луна, зат — особь, дитя). Вторая часть — «улла», родительный падеж от арабского «Аллах». Вместе имя Айзатулла можно перевести как «красота луны от Аллаха» или «луноликий, дарованный Богом». Такие имена с компонентом «улла» (Гайнулла, Хайрулла, Сабирулла) широко бытовали у татар и башкир, подчёркивая религиозный оттенок и связь с исламской традицией.

Фамилия образована по стандартной для тюркских народов Поволжья модели: к имени прибавили русский патронимический суффикс -ов (вариант -ев после мягких и шипящих). Так из Айзатуллы получился Айзатуллов — буквально «сын Айзатуллы». Окончание -ов указывает, что фамилия закрепилась в русскоязычной среде, скорее всего, при переписях и паспортизации XIX–XX веков, когда татарские и башкирские родовые имена адаптировали под стандарты Российской империи.

Географически фамилия Айзатуллов встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — регионах традиционного расселения волго-уральских татар и башкир. Встречаются варианты написания с одной «л» — Айзатулов, но форма с удвоенной «л» фиксируется чаще и ближе к исходному имени.

С точки зрения словообразования, фамилия примечательна тем, что сохраняет арабскую конструкцию изафет (имя + родительный падеж) внутри одной основы. Это отличает её от более простых односоставных имён вроде Айзатов или Уллов. Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Айзатов, Айзатуллин, — то Айзатуллов оказывается самым прямым по структуре: он почти не изменил исходное имя, лишь добавил русское окончание.