Фамилия Цитляу — редкая и неочевидная для русского уха. Её происхождение, скорее всего, не славянское, а немецкое или еврейское (ашкеназское), с чем связана и её нестандартная форма. В русском языке она не имеет привычных суффиксов (-ов, -ин, -ский), что сразу указывает на иноязычную основу, заимствованную в готовом виде.

Наиболее правдоподобная версия возводит её к немецкому слову «Zitlau» или близкому к нему топониму. В Германии существует несколько населённых пунктов с похожими названиями, например, Циттау (Zittau) в Саксонии. Фамилия могла образоваться по типичной для немецкой ономастики модели: от названия места, откуда человек родом, с окончанием на -au (что означает «луг» или «водный поток»). Таким образом, предок носителя фамилии Цитляу мог быть выходцем из местности, называвшейся Цитлау или Циттау.

Вторая версия, менее распространённая, связывает фамилию с еврейским прозвищем. В идише «цитл» (Zitl) — уменьшительная форма от имени Сара или, в некоторых диалектах, обозначение чего-то сладкого, лакомства. Суффикс -ау мог быть добавлен как элемент немецкой фамильной модели, что часто встречалось у евреев, живших в Германии или Восточной Европе. В этом случае фамилия могла означать «сын Цитл» или «принадлежащий Цитл».

Географически фамилия Цитляу встречается крайне редко. Основные следы ведут в регионы бывшего расселения немецких колонистов и еврейских общин: Поволжье, Причерноморье, а также в Прибалтику и Сибирь (куда ссылали в XIX–XX веках). В дореволюционной России носители фамилии могли быть мещанами или крестьянами, но из-за редкости фамилии сословная принадлежность не поддаётся обобщению.

Словообразовательно фамилия стоит особняком: она не склоняется по падежам в мужском роде (Цитляу пришёл) и склоняется в женском (Цитляу ушла), что типично для фамилий на -у, -ю, -ау. В русском языке она воспринимается как застывшая форма, что создаёт путаницу при записи в документах. Спор между версиями разрешается в пользу топонимической: она объясняет и окончание, и редкость, и звуковой облик фамилии, тогда как еврейская версия имеет меньше прямых параллелей с реальными фамилиями на -ау.