Фамилия Алтыева — женская форма, мужской вариант — Алтыев. Её основа восходит к тюркскому слову «алты», что означает «шесть». В ономастике числительные в основе фамилий встречаются реже, чем имена или прозвища, и это делает Алтыева интересным случаем.

Скорее всего, исходное прозвище Алты или Алтый дали человеку по какому-то признаку, связанному с числом шесть. Самые вероятные версии: шестой ребёнок в семье (счёт мог идти от старшего или, наоборот, от младшего), владелец шести голов скота или шести десятин земли, либо человек, носивший одежду с шестью пуговицами или нашивками — отличительный знак в среде кочевников. В некоторых тюркских языках «алты» имело дополнительное значение «шестикратный» или «шестиричный», что могло относиться к ремеслу, например, к ткачу, производившему полотно в шесть нитей.

Фамилия образована по русской патронимической модели: к тюркской основе добавили суффикс -ев (в мужском роде) или -ева (в женском). Это типичный способ русификации фамилий тюркского происхождения в XIX–XX веках, когда представители татарских, башкирских, казахских и других народов получали фамилии по отцовскому имени или прозвищу с русским окончанием.

Географически фамилия Алтыева встречается в регионах с тюркским населением — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также в Казахстане и Средней Азии. В русских переписных книгах XVII–XVIII веков фамилия не фиксируется, что указывает на её относительно позднее оформление, вероятно, не ранее середины XIX века.

Редкость фамилии Алтыева в том, что она сохранила числительное в чистом виде, без дополнительных аффиксов, которые часто добавляли для благозвучия (например, Алтынбаев, Алтышев). Это делает её прозрачной для этимологии, но при этом не слишком распространённой — носителей насчитывается не более нескольких сотен человек.