Фамилия Бельтаев — один из тех случаев, когда на первый взгляд прозрачная основа оказывается не такой очевидной. В ней слышится что-то тюркское или кавказское, но при этом окончание «-ев» указывает на русскую модель патронимической фамилии, характерную для второй половины XIX века, когда многие народы Российской империи получали фамилии по русскому образцу.

Корень «Бельт-» скорее всего восходит к личному имени или прозвищу. Самая прямая версия — от тюркского «бельт» (пояс, кушак) или «белтi» (топор). Прозвище Бельт могли дать человеку, который либо носил заметный пояс (например, у казаков так выделяли старшину или мастера по ремням), либо имел отношение к плотницкому делу. В казахском и киргизском языках «бельтi» — это именно топор, что делает версию с ремеслом более весомой, чем просто «пояс».

Менее вероятна, но возможна связь с арабским именем Билал (через диалектное произношение). Однако для фамилии Бельтаев такая гипотеза слаба: переход «л» в «ль» и добавление «т» нехарактерны для русской адаптации арабских имен.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где пересекались русские и тюркские народы: Оренбуржье, Башкортостан, Татарстан, а также Северный Кавказ. Встречается и у казахов, получивших фамилии при русификации в XIX веке. По сословному составу предки Бельтаевых могли быть как казаками (прозвище по снаряжению), так и крестьянами-переселенцами, взявшими фамилию от прозвища мастера.

Суффикс «-ев» вместо «-ов» указывает, что основа заканчивалась на мягкий согласный или «й»: Бельт -> Бельтев, но со временем написание могло сместиться под влиянием диалектного произношения. В любом случае, Бельтаев — фамилия, которая прячет за русским окончанием тюркское ремесло или бытовую деталь, а не родословную знатного рода.