Фамилия Кайхусруев — одна из тех редких русских фамилий, чья основа уходит в доисламский Ближний Восток и иранскую мифологию. В отличие от большинства фамилий, образованных от крестильных имён, эта восходит к имени Кайхусру (или Кей-Хосров), которое в персидском эпосе «Шахнаме» носит легендарный царь из династии Каянидов. Имя составное: «Кай» (царь, правитель) и «Хусру» (слава, доброе имя). В мусульманских культурах оно закрепилось как аристократическое, а в Закавказье и Средней Азии стало личным именем.

Суффикс -ев указывает на русскую модель образования фамилий от иноязычной основы. Если бы фамилия возникла в среде, где имя Кайхусру было распространено (например, у азербайджанцев или народов Дагестана), она могла бы звучать как Кайхусруоглы или Кайхусрузаде. Русский суффикс -ев появился в результате адаптации: предка носителя фамилии, вероятно, записывали в метриках или ревизских сказках как «Кайхусру» или «Кайхусров», а его сыновья уже стали Кайхусруевыми.

Носители фамилии встречаются преимущественно в регионах, где исторически сильны связи с Закавказьем и Персией: в Дагестане, Чечне, Ингушетии, а также среди горских евреев. Встречается вариант написания с «о» — Кайхусроев, что связано с особенностями произношения в разных тюркских и кавказских языках. Сословно фамилия не маркирована: её могли получить как потомки знатных родов, так и люди, носившие звучное имя в честь эпического героя.

Однокоренных фамилий в русском языке практически нет. Можно вспомнить разве что Хусруев (от сокращённой формы имени) или Кайтуков, где основа «Кай» сочетается с тюркским «тук» (сытый, полный). Но Кайхусруев стоит особняком — это редкий случай, когда в русской фамилии сохранилось имя из зороастрийского эпоса, а не из библейского или арабского списка.