Фамилия Кайко — один из примеров того, как прозвище, данное человеку по черте характера, со временем закрепилось в качестве родового имени. В её основе лежит прозвище Кай, которое, скорее всего, восходит к диалектному слову «кай». В рязанских говорах так обозначали «слово, обет, зарок, договор». Логика прозвища проста: Каем могли назвать человека добропорядочного, надёжного, всегда держащего слово и верного уговору. Суффикс -ко в фамилии типичен для украинской, белорусской и южнорусской ономастики: он указывал на принадлежность или родство (буквально «сын Кая» или «человек из семьи Кая»). Такая модель образования фамилий (прозвище + уменьшительный или патронимический суффикс) была особенно распространена на территории современной Украины, что может указывать на географические корни рода.

Существует и иная, экзотическая гипотеза, которая возводит фамилию к японскому языку. Согласно ей, «Кайко» складывается из двух иероглифов: «кай» (море, океан) и «ко» (ребёнок, дитя). В пользу этой версии часто приводят самого известного носителя фамилии — японского писателя и журналиста Такэси Кайко (1930–1989), автора повести «Гиганты и игрушки» и романа «Японская трёхгрошовая опера». Однако эта гипотеза ошибочна для русской фамилии: японское имя и русское родовое прозвище совпали фонетически случайно, не имея общего исторического корня. Связи между рязанским «каем» и японским «морем» нет, и для потомков русского Кая эта версия — лишь любопытное совпадение.

Прозвище Кай, давшее начало фамилии, со временем полностью заменило собой прежнее крестильное имя в быту и документах. Так и появилась фамилия Кайко — компактная, звонкая и с ясной внутренней формой: «сын того, кто держит слово».