Фамилия Байгутдинов — яркий пример тюрко-арабского именослова, адаптированного русской грамматикой. Её основа восходит к составному мужскому имени Байгутдин, которое в татарской и башкирской среде складывается из двух частей: «бай» (богатый, могущественный, господин) и «гутдин» — фонетический вариант арабского «гутуддин» (религия, вера). Получается «богатство веры» или «могущество религии». Суффикс -ов превратил имя в фамилию по стандартной для Российской империи модели: чей? — Байгутдинов, то есть потомок Байгутдина.

В отличие от фамилий на чисто русские суффиксы (-ин, -ский), Байгутдинов сохраняет полную основу без усечения — это типично для фамилий из исламизированных тюркских имён, где арабский корень «дин» (вера) часто остаётся неизменным. Сравните с однокоренными: Гутдинов, Гутдин — они короче, но Байгутдинов добавляет ещё и компонент «бай», что указывает на более высокий социальный статус предка-носителя имени. В татарских и башкирских родословных «бай» могло означать не только богатство, но и уважение, положение в общине.

Географически фамилия преимущественно встречается у татар и башкир, особенно в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — регионах исторического расселения этих народов. Встречаются единичные случаи у казахов и узбеков, но там чаще фиксируют вариант Байгутдиев или Байгутдинов с другим ударением. Русская письменная фиксация фамилии через «и» (а не через «ы») — результат адаптации тюркского произношения к кириллической орфографии XIX века.

Сословно предки Байгутдиновых чаще всего были крестьянами или торговцами, но не стоит исключать и духовенство: имя «гутдин» (вера) нередко давали в семьях мулл. В метрических книгах Казанской и Уфимской губерний фамилия встречается с середины XIX века, что подтверждает её массовое закрепление после реформ по учёту населения. Спорных версий происхождения немного: некоторые любители этимологии пытаются связать «бай» с тюркским «богатырь», но это натяжка — в составе имён «бай» почти всегда означал богатство или господина.