Фамилия Лейтои — редкая, и её происхождение неочевидно. Скорее всего, она не исконно русская, а финно-угорская или прибалтийская по корню. Основа «лейт» в языках этой группы часто связана с водой: например, в эстонском и финском «lait» или «lahti» означают залив, бухту, а в карельских диалектах — речной рукав. Отсюда фамилия могла возникнуть как прозвище человека, жившего у такого водоёма, или как указание на место его рождения — например, деревни Лейто или Лейтола в Прибалтике и на северо-западе России.

Форма на -ои — это нестандартная для русского языка модель. В русских фамилиях такой суффикс почти не встречается (исключения вроде Толстой, Косой — это устаревшие полные прилагательные). У Лейтои окончание, скорее всего, передаёт иноязычное -ой или -ай в родительном или предложном падеже, как это бывает при русификации прибалтийских фамилий. Возможно, исходная фамилия звучала как Лейтойс или Лейт, а в документах её записали по-русски: «Иван Лейтои» — то есть «Иван из Лейто».

Другая версия — связь с литовским словом «lėtas» (медленный, спокойный). Тогда фамилия могла быть прозвищем флегматичного человека. Но это менее вероятно: в литовских фамилиях типичны окончания -ас, -ис, -ус, а не -ои.

Географически фамилия Лейтои встречается в основном в Ленинградской области, Карелии и у потомков ингерманландских финнов, переселившихся вглубь России. Это подтверждает гипотезу о финно-угорском корне. Сословная принадлежность предков, скорее всего, крестьянская или мещанская — дворяне с такой фамилией не зафиксированы.

В написании фамилия сохранила редкую для русского языка черту: окончание -ои не склоняется как обычное -ой. В разговорной речи её часто путают с Лейтой или Лейтовым, что искажает исходный смысл. Для этимолога Лейтои — пример того, как местная топонимика и языковые контакты формируют уникальные фамильные формы, не укладывающиеся в стандартные модели.