Фамилия Гайтулин — тюркская по происхождению, что сразу заметно по характерному суффиксу -ин, который в русском языке часто присоединяли к основам, заимствованным из татарского, башкирского или других тюркских языков. Основа — Гайтул — восходит к мужскому личному имени Гайтулла, распространённому среди мусульман Поволжья и Урала. Имя образовано от арабских слов «гайт» (редкий, необычный) и «улла» (Аллах), то есть в целом означает «редкий дар Аллаха» или «особенный раб Божий». Таким образом, фамилия Гайтулин буквально переводится как «потомок Гайтуллы».

По словообразовательной модели это типичная русская фамилия, возникшая в среде крещёных или обрусевших татар, а также башкир. Суффикс -ин указывает на принадлежность к роду: Гайтулин — «чей?» — сын или внук Гайтуллы. В документах XVII–XIX веков такие фамилии часто фиксировали у служилых татар, ясачных крестьян или купцов, которые переходили в православие, но сохраняли родовое имя в качестве фамильного.

Географически фамилия Гайтулин наиболее характерна для Оренбургской, Челябинской, Самарской областей и Башкортостана — регионов, где исторически жили татары и башкиры. Встречается также в Татарстане, но реже. Редкость фамилии в целом говорит о том, что она не получила широкого распространения за пределами своей этнической группы, а носители, скорее всего, происходят из одного или нескольких родов, разошедшихся по соседним губерниям.

Споров о происхождении фамилии почти нет: арабское имя Гайтулла хорошо известно в исламской ономастике, а русский суффикс -ин не оставляет сомнений в способе образования. Единственный нюанс — возможное чередование в записи: в старых метрических книгах могли писать «Гайтуллин» (с удвоенной «л»), но современная форма Гайтулин закрепилась как более краткая и удобная для русского произношения.