Фамилия Байтлеулова — казахская по происхождению, и это сразу заметно по её строению. Она образована от мужского имени Байтлеу, к которому добавлен русский патронимический суффикс -ов (в женском роде — -а). Такая модель типична для русифицированных фамилий народов Центральной Азии: в XIX–XX веках, при взаимодействии с имперской администрацией, казахские имена часто оформляли по русскому образцу, добавляя окончания, как у крестьянских или казачьих фамилий.

Имя Байтлеу составное, из двух тюркских корней. «Бай» — «богатый», «знатный», «господин». «Тлеу» (или «тілеу») — «желание», «просьба», «надежда». Вместе имя можно перевести как «богатое желание» или «исполнение надежды». Вероятно, так называли ребёнка, которого долго ждали или на которого возлагали большие чаяния. В казахской антропонимике такие имена с пожелательной семантикой встречаются часто: они должны были принести удачу и достаток.

Суффикс -ов, а не -ев, указывает на то, что основа Байтлеу заканчивается на твёрдый согласный (в произношении — на «у»). В русской адаптации конечный гласный «у» мог осмысляться как часть корня, поэтому фамилия писалась через «ов», а не через «ев», что встречается реже у казахских фамилий на -у (сравните с Баймуратов, где основа на «т»).

Географически фамилия Байтлеулова распространена в Казахстане, особенно в западных и южных регионах, где традиция давать имена с компонентом «тлеу» была сильнее. Встречается она и среди казахов России, в Оренбургской, Астраханской областях. В документах XIX века носители такой фамилии могли быть скотоводами или мелкими торговцами, но точных сведений о сословной принадлежности нет — имя не указывает на род занятий, только на личное качество или пожелание.

Стоит отметить, что в казахском языке есть и другие фамилии с тем же корнем: Байтлеуов, Тлеуов, Тлеубаев. Байтлеулова выделяется тем, что сохранила архаичную форму имени без дополнительных аффиксов (как, например, -бай или -бек), что делает её более прямой и древней по звучанию. Если искать однокоренные параллели, то в русских фамилиях аналогов нет — это чисто тюркская основа, не имеющая славянских корней.