Фамилия Байтуллаева образована от мужского имени Байтулла, которое имеет арабское происхождение и переводится как «дом Аллаха». «Байтулла» — одно из поэтических названий Каабы, главной святыни ислама в Мекке. Имя это распространено у народов, исповедующих ислам, особенно у тюркских и кавказских. Окончание -ев указывает на русскую модель образования фамилий, характерную для регионов, где фамилии оформляли по документам на русском языке.

Фамилия Байтуллаева — женская форма, мужская — Байтуллаев. Суффикс -ев присоединяется к основе, оканчивающейся на гласный, что типично для фамилий, возникших в XIX–XX веках при записи в метрики и паспорта. В отличие от фамилий на -ов, которые чаще встречаются у русских, фамилии на -ев у тюркских народов нередко фиксировали прозвища и имена, заканчивающиеся на мягкий согласный или гласный.

Носители фамилии Байтуллаева живут в основном в странах Средней Азии, Казахстане, а также в регионах России с мусульманским населением — в Татарстане, Башкортостане, Дагестане. Встречается она и у чеченцев, ингушей, кумыков, где имя Байтулла давали в честь святыни, подчёркивая религиозную значимость.

Другие версии происхождения, например, от тюркского слова «бай» — «богатый» и «тулла» — «полный», выглядят искусственными и не подтверждаются ономастическими данными. Основное значение фамилии — указание на имя, данное в честь Каабы, что указывает на глубокую религиозную традицию в семье предка.