Фамилия Байтуллины происходит от арабского имени Байтулла, что означает «Дом Аллаха». Так называют главную святыню ислама — Каабу, четырехугольное сооружение в Мекке, где хранится «черный камень». Имя, а затем и фамилия, закрепились у мусульманских народов, в первую очередь у татар и башкир.

Словообразовательная модель проста: к основе Байтулла добавился русский патронимический суффикс -ин, который указывает на принадлежность к роду («чей?» — Байтуллин). В форме множественного числа (Байтуллины) фамилия означает весь род, семью потомков человека по имени Байтулла.

Корни фамилии уходят в XV–XVII века, в период активных контактов русских княжеств с тюркскими народами. Выходцы из Золотой Орды, а также печенеги и половцы оседали на русских землях, поступали на службу и получали поместья. Многие дворянские роды России имели тюркское происхождение, что и объясняет появление арабских и тюркских имен в русской фамильной системе.

Встречается фамилия в основном в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — регионах традиционного проживания татар и башкир. Вариант написания с буквой «ы» на конце (Байтуллины) указывает на то, что речь идет о целой династии или семье, а не об одном человеке.

Иногда фамилию путают с похожей по звучанию Байтулиной или Байтуллиной, но исходная форма едина — от имени Байтулла. Это не прозвище по профессии или внешности, а прямое указание на религиозное имя предка, что делает фамилию памятником восточной письменности и культуры.