Фамилия Кайрлиева — женская форма фамилии Кайрлиев, и чтобы понять её происхождение, нужно разобраться с мужским вариантом. Сразу бросается в глаза нетипичный для русских фамилий корень. Основа «Кайрли-» не имеет славянских корней, а суффикс «-ев» указывает на то, что фамилия оформлялась по русской модели (принадлежность, буквально «чей?» — Кайрлиев). Это типичная ситуация для народов Поволжья, Приуралья и Кавказа, где фамилии русифицировали, добавляя русские окончания.

Самая вероятная версия — тюркское происхождение. В тюркских языках (татарском, башкирском, казахском, ногайском) слово «кайыр» или «кайр» означает «милость», «благо», «добро». Форма «Кайрли» или «Кайырлы» — это прилагательное со значением «милостивый», «добрый», «благодатный». Таким образом, фамилия Кайрлиев могла образоваться от личного прозвища или имени Кайрли (Кайырлы), которое давалось человеку с пожеланием счастливой и благополучной судьбы. В этом случае фамилия буквально значит «сын (потомок) Милостивого».

Менее распространённая, но возможная версия — топонимическая. В Казахстане есть населённые пункты с похожими названиями (например, Кайырлы), и фамилия могла закрепиться за выходцем из такой местности. Однако для фамилий, оканчивающихся на «-ев», топонимическое происхождение менее типично, чем прозвищное.

С географической точки зрения фамилия Кайрлиева — редкая и локальная. Основной ареал её бытования — юг России (Ставропольский край, Карачаево-Черкесия) и страны Средней Азии. Это подтверждает связь с тюркоязычными народами, в первую очередь с ногайцами и казахами. Сословно предки носителей фамилии, скорее всего, были свободными крестьянами или скотоводами — прозвище «милостивый» давали не за знатность, а за характер или как благопожелание при рождении.