Фамилия Каирлинов — редкая и неочевидная для русского уха. В ней сразу бросается в глаза корень «Каирл-», который не встречается в славянских именах и прозвищах. Фамилия образована по стандартной русской модели с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность («чей?» — Каирлинов сын). Но вот основа, скорее всего, тюркская или арабо-тюркская.

Наиболее вероятная версия связывает фамилию с личным именем Каирлы или Каирлин. В тюркских языках «каир» (или «кайыр») означает «добро», «благо», «милость», «польза». Имя Каирлы могло означать «благодетельный», «милостивый». Форма Каирлин — это уже русифицированный вариант с добавлением уменьшительного или притяжательного суффикса -ин, который затем «перерос» в фамильный -ов. Таким образом, Каирлинов — потомок человека по имени Каирлы (или Каирлин).

Вторая, менее распространённая версия — от географического названия. Существует село Каирлы (или Каир) в Казахстане и других регионах Центральной Азии. Переселенец, выходец из такого места, мог получить прозвище Каирлинец, которое со временем закрепилось как Каирлинов. Но для такого варианта характерен суффикс -ский (Каирлинский), а не -ов, поэтому версия с личным именем выглядит убедительнее.

Фамилия указывает на тюркские корни предков — вероятно, татарские, башкирские, казахские или ногайские. Носители фамилии могли быть крещёными татарами или представителями тюркских народов, попавшими в русскую среду. Суффикс -ов окончательно «обрусел» фамилию, сделав её привычной для русской документации. Встречается Каирлинов преимущественно в Поволжье, на Урале и в Западной Сибири — регионах активного смешения славянского и тюркского населения.