Фамилия Болтабоева образована от мужского имени Болтабой — сложного тюркского имени, распространённого в Узбекистане, Таджикистане и на юге Кыргызстана. Первая часть имени — «болта» — восходит к тюркскому корню со значением «топор» или «секира», а вторая — «бой» — означает «богатый», «господин», «владелец» или «парень». В родительской среде имя Болтабой нередко давали мальчикам с пожеланием силы, твёрдости характера или как оберег — считалось, что «железное» имя защитит от сглаза и болезней. В некоторых регионах «болта» могло быть и прозвищем мастера-плотника или кузнеца, но в данном случае основа — личное имя.

Суффикс -ев указывает на русскую грамматическую адаптацию фамилии: в тюркских языках фамильные окончания не свойственны, а при интеграции в русскую среду к основе добавили патронимический суффикс, означающий «сын» или «потомок» (по аналогии с фамилиями типа Ахмедов, Каримов). Женская форма Болтабоева — это вариант для женщин, образованный по тому же правилу, что и Иванова от Иванов. Мужская форма — Болтабоев.

Географически фамилия тяготеет к Ферганской долине, Самаркандской и Бухарской областям Узбекистана, а также к Согдийской области Таджикистана. Встречается она и среди узбекской диаспоры в России. Носители фамилии, как правило, потомки людей, чьи предки носили имя Болтабой — возможно, это были ремесленники, земледельцы или мелкие торговцы. Сословной привязки нет: фамилия не элитарная, не аристократическая, а «народная», закрепившаяся в основном в XIX–XX веках, когда у тюркских народов начали массово фиксировать фамилии по отцовскому имени.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Болтаев, Болтабаев, Болтакулов) показывает, что основа «Болта» в них одна и та же, а вторая часть варьируется в зависимости от полного имени предка. Болтабоева — одна из самых частых форм, потому что имя Болтабой было популярным. Споров о происхождении корня почти нет: лингвисты единодушны в тюркской этимологии, хотя в редких случаях допускают заимствование из персидского (где «болта» может означать «молот»), но это менее вероятно.