Фамилия Гайутдинов — тюркская по происхождению, а точнее татарская или башкирская. Её основа — арабское мужское имя Гайутдин (Гайнутдин), которое в исламской традиции означает «богатство веры» или «помощь религии» (от слов «гай» — богатство, помощь и «дин» — вера, религия). Русский суффикс -ов превратил это имя в фамилию по модели «чей?»: Гайутдинов буквально значит «потомок Гайутдина».

Интересная деталь — написание через «у» во втором слоге (Гайутдинов, а не Гайнутдинов) встречается реже, чем более привычный вариант Гайнутдинов. Это может указывать на региональные особенности произношения или на запись фамилии при паспортизации в XX веке, когда чиновники фиксировали имя на слух, не всегда следуя литературной норме. Встречаются также формы Гайтдинов, где выпал один слог, — это уже результат бытового сокращения.

Предки современных Гайутдиновых, скорее всего, были мусульманами-тюрками из Поволжья или Приуралья. Фамилия не даёт прямой отсылки к сословию: её носителями могли быть и муллы (имя Гайнутдин часто давали в религиозных семьях), и крестьяне, и торговцы. В отличие от многих русских фамилий, образованных от прозвищ или профессий, Гайутдинов целиком восходит к личному имени, что типично для татарских и башкирских фамилий, возникших после XVII века, когда у местного населения начали массово закреплять родовые именования.

Сравнение с однокоренными фамилиями, вроде Гайнуллин (от Гайнулла — «богатство Аллаха») или Гайфутдинов (от Гайфутдин — «богатство веры» с другой огласовкой), показывает, что все они образованы от близких арабских имён с корнем «гай-». Разница в суффиксах и гласных — результат местных диалектов и случайностей записи.