Фамилия Кайрлиев — яркий пример того, как географическая привязка может стать основой родового имени. Её ядро — топоним Кайрлы. В Казахстане и сопредельных регионах есть несколько урочищ, аулов и рек с таким названием. Слово «кайыр» (вариант «кайр») в тюркских языках означает «склон», «берег», «крутой обрыв», а формант «-лы» указывает на наличие этого признака. Таким образом, Кайрлы — это место, где есть обрывы или крутые склоны. Человек, родом из такого места, получал прозвание Кайрлы, а его потомки — фамилию Кайрлиев.

Словообразовательная модель фамилии двойная. Сначала к основе «Кайрлы» добавляется тюркский аффикс принадлежности (указывающий на происхождение из этой местности), а затем — русский патронимический суффикс «-ев», который прижился в документах Российской империи при записи фамилий нерусских народов. Суффикс «-ев» (а не «-ов») стоит после мягкого согласного «л», что типично для такой фонетики.

В отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имён, Кайрлиев — чисто топонимическая фамилия. Она не говорит о занятии предка, а прямо указывает на его малую родину. Первые носители, скорее всего, были кочевниками-скотоводами, чьи родовые кочевья находились в урочище Кайрлы. Фамилия распространена преимущественно среди казахов и других тюркских народов Северного Кавказа и Поволжья, что подтверждает её степное происхождение. Спорных версий у этой фамилии нет: связь с тюркским топонимом прозрачна и не требует альтернативных толкований.