Фамилия Байтуреев — яркий пример тюркской модели образования, где личное имя или прозвище превратилось в родовое имя. Её основа восходит к словосочетанию «Бай-Турей» или «Бай-Туре». «Бай» в тюркских языках означает «богатый», «господин», «хозяин». Вторая часть — «Турей» — скорее всего, вариант имени Турар, Турай, которое восходит к слову «тур» — «стоять», «жить» или к древнетюркскому «тура» — «город», «крепость». Таким образом, исходное имя Байтура могло означать «богатая крепость», «господин-стоящий» или «богатый и живущий». Встречается и версия, что «Турей» — это форма имени Туре, связанного с монгольским «турэ» — «порода», «происхождение»; тогда Байтура — «знатного происхождения».

Русский суффикс -ев присоединился к основе «Байтуре» по стандартной модели: Байтура → Байтуреев — «сын Байтуры». Это указывает, что фамилия оформлялась уже в русской среде, вероятно, при переписях или в документах, когда тюркское имя адаптировали под русскую фамильную систему. Такие фамилии характерны для татар, башкир, казахов, ногайцев и других тюркских народов, живших в контакте с русским государством, особенно в Поволжье, Приуралье и Западной Сибири.

Словообразовательная модель с суффиксом -ев подсказывает, что предок носителя фамилии по мужской линии носил имя Байтура. Судя по именной основе, он мог быть человеком зажиточным, уважаемым в общине, возможно, старшиной, баем или купцом. Однако не стоит исключать, что «бай» в прозвище могло быть и шутливым — так могли назвать и простого работягу с претензией на богатство. Споров по этимологии немного: обе части прозрачны для тюркской ономастики, а альтернативная версия о связи с арабским «байт» (дом) маловероятна — она не объясняет вторую часть фамилии.

Географически фамилия Байтуреев встречается преимущественно в Казахстане, Башкортостане, Татарстане и среди татарской диаспоры в регионах России. В дореволюционных источниках её можно найти в метрических книгах Оренбургской, Уфимской и Казанской губерний. Социальный контекст: носители фамилии в XIX веке — в основном государственные крестьяне, казаки и мещане, реже — купцы. Никаких указаний на дворянство или знатное происхождение нет, что типично для массовых тюркских фамилий, возникших после отмены сословных ограничений.