Фамилия Битмаева женского рода; её мужской вариант — Битмаев. В русской традиции такие фамилии закрепились за счёт суффикса -ев, который указывает на принадлежность: «чей?» — Битмаев, то есть сын или потомок человека по прозвищу Битмай. Основа здесь не русская, а скорее всего тюркская или кавказская, что типично для фамилий, распространённых среди народов Северного Кавказа и Поволжья.

Корень «бит» в тюркских языках многозначен — он может означать «знак», «письмо», «грамота» (от арабского «байт» через тюркское посредство), а также «конец», «предел» или «поражение». Вторая часть «-май» — это уменьшительно-ласкательный или уважительный аффикс, распространённый в тюркских именах и прозвищах. Таким образом, Битмай могло быть прозвищем грамотного человека, писаря или, наоборот, человека, получившего прозвище по какому-то событию, связанному со словом «бит» в значении «конец» или «битва».

Есть и другая версия: фамилия могла образоваться от личного имени Битма, которое встречается у кумыков, чеченцев и других народов Дагестана. В этом случае Битмаев — это «из рода Битмы». Имя Битма, в свою очередь, могло быть вариантом арабского имени Фатима, адаптированного под местное произношение (замена «ф» на «б» и усечение). Такие фонетические переходы нередки в тюркской и кавказской среде.

Географически фамилия Битмаева чаще всего встречается в Чечне, Ингушетии и Дагестане, реже — среди кумыков и ногайцев. Это указывает на то, что предки носителей фамилии жили в горных или предгорных районах, где смешивались тюркские и кавказские языковые традиции. Сословно это могли быть вольные общинники или уздени — свободные люди, не принадлежавшие к знати, но и не бывшие крепостными, что характерно для вайнахского и дагестанского общества.

В написании фамилии возможны варианты через «а» в конце (Битмаева) и через «о» (Битмаево) — последнее встречается у осетин и балкарцев, где фамилии склоняются по-другому. Но в русской документации закрепилась форма на -а, как у большинства женских фамилий славянского типа.