Фамилия Байтханова — женская форма фамилии Байтханов. В её основе лежит составное мужское имя Байтхан, которое на тюркских языках (особенно в казахском, башкирском, татарском) складывается из двух частей: «бай» (богатый, господин, уважаемый человек) и «тхан/хан» (властитель, правитель, князь). Получается, имя Байтхан означало «богатый хан» или «уважаемый властитель». Такие двусоставные имена с компонентом «бай» были очень популярны у тюркских народов, так как родители желали сыну богатства, знатности и положения в обществе.

Фамилия образована по русской словообразовательной модели: к основе имени добавили суффикс -ов-, а затем окончание -а, указывающее на женский род. В мужском варианте — Байтханов. Суффикс -ов/-ев — самый распространённый способ русификации нерусских фамилий в XIX–XX веках, когда представителям сословий требовалось зафиксировать фамилию в документах на русском языке.

Географически фамилия Байтханова встречается в регионах с компактным проживанием тюркских народов: в Татарстане, Башкортостане, Казахстане, а также среди татарской и башкирской диаспоры в других областях России. Встречаются варианты написания с одной «т» (Байханова), но это скорее исключение, чем правило.

Сословно предки носителей фамилии, скорее всего, относились к крестьянам или казакам, так как среди дворянских родов эта фамилия не фиксируется. В тюркской среде фамилии на -ов/-ев часто получали целые аулы или деревни, и Байтхановы могли быть потомками одного человека по имени Байтхан — основателя рода или уважаемого старейшины.