Фамилия Байтлисов — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия и не географическое название, а, скорее всего, диалектное прозвище. Её суффикс -ов указывает на классическую русскую модель образования — «чей?» — то есть сын или потомок Байтлиса. Если бы фамилия была тюркской или кавказской по происхождению, она, скорее всего, сохранила бы окончание без суффикса (просто Байтлис) или имела бы другой формант (-оглы, -заде). Поэтому перед нами обрусевшая форма, адаптированная под русскую грамматику.

Корень «Байтлис» не встречается в святцах и в списках распространённых тюркских имён. Самая вероятная версия отсылает к тюркскому слову «бай» (богатый, господин) и второй части, восходящей к «тилис» или «телис». В тюркских языках «тил» — язык, а «тилис» может означать «говорящий», «болтливый» или «языкастый» (человек с острым языком). Таким образом, Байтлис — это «богатый говорун» или «знатный краснобай». Прозвище могли дать бойкому, красноречивому человеку, возможно, сказителю или глашатаю. Менее вероятно, но не исключено, что в основе лежит искажённое название города Батман (Турция) или реки Батлис, но тогда фамилия звучала бы как Батлисов или Батманский.

Географически фамилия тяготеет к югу России и Поволжью — регионам, где веками смешивались славянские и тюркские народы. Носители Байтлисовых, скорее всего, происходят из среды крещёных татар, башкир или ногайцев, чьи прозвища позже оформились в русские фамилии при записи в ревизские сказки. Сословно это могли быть государственные крестьяне или однодворцы — люди, сохранившие в быту тюркские черты, но уже перешедшие на русский язык.

В современных справочниках по ономастике фамилия не описана, что делает её особенно ценной для локального исследования. Если искать аналоги, то стоит обратить внимание на фамилии Байтуганов, Байтимиров или Байтлесов — у них схожая структура и, вероятно, общий регион происхождения. Для точного установления корней конкретной семьи потребовался бы анализ метрических книг по Астраханской, Саратовской или Оренбургской губерниям.