Фамилия Кайырлиева — редкий случай, когда географический и языковой след можно прочитать почти напрямую. Её основа восходит к тюркскому корню «кайыр» (варианты: кайыр, кайир, кайирли). В большинстве тюркских языков (казахском, киргизском, ногайском, каракалпакском) слово «кайыр» означает «милость», «благо», «добро», «польза». Форма «кайырлы» — это прилагательное со значением «милостивый», «благодатный», «добрый». Суффикс -ли/-лы в тюркских языках образует прилагательные от существительных, так же как в русском суффикс -ив- (счастливый, милостивый).

Таким образом, фамилия Кайырлиева образована от личного прозвища или имени Кайырлы (Кайырли) — «милостивый», «благодетельный». Это типичная модель для тюркских фамилий, где к основе добавляется русский патронимический суффикс -ев/-ова. Сначала в метриках или документах закрепилась форма Кайырлиев (для мужчины), а женский вариант пошёл по правилам русского склонения: Кайырлиева.

По суффиксу -ев можно определить, что фамилия оформлена уже в русскоязычной среде, скорее всего, в конце XIX — начале XX века, когда шёл массовый учёт населения в Средней Азии и Казахстане. До этого у казахов и других тюркских народов фамилий в современном понимании не было — существовали родовые имена (ру, тайпа) и личные прозвища. Кайырлы могло быть как личным именем, так и прозвищем, данным человеку за добрый нрав или за то, что он оказывал покровительство. Реже — производным от топонима: в Казахстане есть несколько урочищ и колодцев с названием Кайырлы.

Встречается фамилия преимущественно в Казахстане, особенно в западных и южных областях (Атырауская, Мангистауская, Кызылординская), а также среди казахов, живущих в России (Астраханская область, Алтай). Носительницы фамилии Кайырлиева, скорее всего, происходят из казахских родов, где имя или прозвище Кайырлы было в ходу. Встречаются и киргизские корни, но реже.