Фамилия Балтайцев — редкий пример, где географическое название стало основой для фамилии, причём с неочевидным суффиксом. Вопреки ожиданию, корень здесь не тюркский и не связан с «балта» (топор), а восходит к топониму Балтай. Это село в Саратовской области, основанное в XVIII веке переселенцами-мордвой. Название села, в свою очередь, происходит от мордовского (эрзянского) слова «балта» — «топкое болото, мочажина». Так что предки Балтайцевых, скорее всего, были выходцами из этого села или его окрестностей.

Модель образования фамилии нестандартна. Обычно от названия места жительства делали фамилии с суффиксом -ский (Балтайский) или просто по имени отца. Здесь же мы видим суффикс -цев, который в русской ономастике чаще указывает на принадлежность к определённой профессиональной группе или социальной категории (стрельцы — Стрельцов, купцы — Купцов). Однако в случае с Балтайцевым суффикс, вероятно, выполняет иную функцию: он присоединился к основе «Балтай» по аналогии с фамилиями, образованными от названий жителей по месту (например, «казанец» → Казанцев, «ростовец» → Ростовцев). То есть жителя Балтая могли называть «балтаец», а его потомок получал фамилию Балтайцев.

В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках фамилия встречается почти исключительно в Саратовской губернии, особенно в Петровском уезде, куда входил Балтай. Это сужает круг поиска для генеалогов: все Балтайцевы, скорее всего, имеют общие корни в Поволжье. Сословно предки относились к государственным крестьянам, возможно, из числа обрусевшей мордвы, что подтверждается и эрзянским происхождением самого топонима.

Встречается редкий вариант написания — Болтайцев, с буквой «о» в первом слоге. Это отражение акающего произношения, характерного для среднерусских говоров, которые были распространены в Саратовском Заволжье. Такая орфографическая вариативность не меняет этимологии, но может запутать при поиске в архивах, если смотреть только на один вариант.

Таким образом, фамилия Балтайцев — не прозвищная и не от имени, а чисто топонимическая, с довольно редкой для таких случаев словообразовательной моделью на -цев. Она указывает на конкретную точку на карте России — мордовское село в саратовских степях, откуда пошёл род.