Фамилия Каирлиев — редкая и неочевидная с точки зрения русского словообразования. Её основа и суффикс указывают на тюркское, скорее всего казахское или ногайское, происхождение. Суффикс -ев — русский патронимический, но он прирос к основе, которая сама по себе не является славянской. Это типичная модель для фамилий, возникших в среде крещёных тюркских народов или на территориях со смешанным населением, например в Оренбуржье, Астраханской области или на Северном Кавказе.

Корень фамилии — Каирли. Скорее всего, это прозвище или родовое имя, образованное от тюркского слова «кайыр» (вариант «каир») — «милость», «благодеяние», «добро». В казахском и башкирском языках «қайыр» означает «польза», «доброе дело», а «қайырлы» — «благодатный», «добрый». Таким образом, Каирли — это человек, которого характеризовали как доброго, милостивого или того, кому сопутствует удача. Встречается и другая версия: от имени Каир (араб. «победа», «успех»), распространённого у мусульманских народов. Тогда Каирли — патроним, «сын Каира», с тем же тюркским формантом -ли, который в данном случае выполняет роль притяжательного аффикса.

Примечательно, что фамилия сохранила тюркский аффикс -ли/-лы, который редко переходит в русские фамилии в неизменном виде. Обычно такие основы русифицируются полнее: от Каира получился бы Каиров, а от Каирлы — Каирлов. Каирлиев же — это «двойная» русификация: сначала тюркское слово получило русский суффикс -ев, а сам аффикс -ли остался частью корня. Это говорит о том, что фамилия формировалась в среде, где двуязычие было нормой, а носители осознанно или по привычке сохраняли родовое прозвание в исходной форме.

Предки Каирлиевых, скорее всего, были казахами, ногайцами или башкирами, принявшими православие, либо жили в зоне активных русско-тюркских контактов. Фамилия не дворянская и не купеческая — её нет в родословных книгах. Это фамилия крестьянского, казачьего или мещанского сословия, возникшая не раньше середины XIX века, когда массово закреплялись фамилии у кочевых и полукочевых народов Российской империи. Сегодня Каирлиевы встречаются в Казахстане, в приграничных регионах России и изредка в других частях страны.