Фамилия Олтынханов — наглядный пример тюркского именования, которое прошло через русскую административную машину и закрепилось в документах в непривычном для самого языка виде. Её основа — мужское личное имя Олтынхан, где первая часть «олтын» (в современном турецком и многих тюркских наречиях — altın) означает «золото», а вторая, «хан», — титул верховного правителя. Сложносоставные имена с элементом «хан» были широко распространены у многих тюркских народов (татар, башкир, казахов, ногайцев), причём «хан» здесь далеко не всегда указывал на реальное происхождение от ханского рода — это был пожелательный компонент, призванный передать ребёнку силу, власть и благополучие. Таким образом, Олтынхан — это «золотой хан», имя-оберег или имя-пожелание богатой и счастливой судьбы.

Главная лингвистическая особенность фамилии — её финальная часть. В исконной тюркской модели фамилии образовывались бы иначе: например, Олтынханов или Олтынханулы (с аффиксом сыновности). Но русская система требовала суффикса -ов, который присоединялся к основе имени. В результате получилась форма, где славянский патронимический суффикс наложился на тюркский титул. Примечательно, что ударение в фамилии, скорее всего, падает на последний слог — Олтынхано́в, что типично для многих русифицированных фамилий на -ов, образованных от многосложных основ.

Географически фамилия Олтынханов редкая и, по всей видимости, привязана к регионам смешанного тюркско-русского населения — Поволжью, Приуралью или Западной Сибири, где в XIX веке активно шёл процесс закрепления фамилий за башкирами, татарами и казахами. Встречаются вариации написания: Олтынханов, Алтынханов (через «а» — фонетический вариант, распространённый у казахов и киргизов, где «олтын» звучит как «алтын»). Вторая версия, Алтынханов, даже более логична с точки зрения тюркской фонетики, но в русском написании закрепилась форма с начальным «О», что может указывать на акающий говор или конкретную диалектную особенность предка.

Сословная принадлежность Олтынхановых не определяется однозначно. Поскольку фамилия образована от имени, а не от профессии или прозвища, носители могли быть и из крестьян, и из торговцев, и из служилых людей. Единственная деталь, которую можно извлечь: имя Олтынхан — не крестьянское в смысле «простонародное», оно несёт оттенок достатка и уважения, так что предок, вероятно, пользовался авторитетом в своей общине. Никаких сведений о знаменитых носителях фамилии в открытых источниках нет, что подтверждает её локальный, почти родовой характер.