Фамилия Балтаев — один из тех случаев, когда за привычным русским окончанием может скрываться неочевидная география. Самая прямая версия связывает её не с личным именем или прозвищем, а с названием места. Балтай — это село (в прошлом город) в Саратовской области, центр одноимённого района. Край исторически многонациональный: здесь веками жили русские, мордва и татары. Если предок носителя фамилии был оттуда родом, его вполне могли прозвать по месту выхода — Балтаем. Такая модель образования фамилий от названий сёл и городов широко распространена, и суффикс -ев здесь работает как обычный русский патронимический формант: «сын Балтая».

Вторая версия лежит в плоскости прозвищ и говоров. Слово «балтай» могли вывести из глагола «болтать», но с характерным для «акающих» областей чередованием гласных: о → а. В этом случае Балтаем называли болтуна, пустомелю. Версия не самая сильная — глагольные прозвища в основе фамилий обычно имеют более прозрачную форму (Болтун, Балабол), но полностью исключать её нельзя, особенно если учесть, что в разных диалектах фиксировались свои варианты слов.

С точки зрения словообразования фамилия проста: основа Балтай- плюс суффикс -ев. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от имён или прозвищ на -ай (ср. Гуляй — Гуляев, Спасай — Спасаев). Дворянского суффикса -ский здесь нет, поэтому, скорее всего, фамилия крестьянская или мещанская, что не противоречит её вероятной топонимической основе — выходцы из Балтая вряд ли принадлежали к высшему сословию.

Интересно, что фамилия встречается не только в Поволжье, но и у разных народов: башкир, татар, чувашей. Это может указывать на параллельное происхождение от тюркского имени Балтай, где «бал» — мёд, а «тай» — жеребёнок (в переносном смысле «сладкий, как мёд»). Однако для русского контекста версия с саратовским Балтаем остаётся наиболее естественной и не требует привлечения тюркской лексики.