Фамилия Болтаев имеет тюркские корни и образована от мужского имени Болтай. Чаще всего её связывают с именем Балта (в диалектной форме Болта), которое в переводе с татарского означает «топор». Имя с таким значением давали мальчикам с пожеланием, чтобы они выросли крепкими, проворными и острыми на деле, как лезвие топора. В тюркской традиции подобные «орудийные» имена были распространены: они не столько описывали внешность, сколько задавали желаемый характер — надёжность, силу, способность пробивать трудности.

Словообразовательная модель фамилии проста: к основе Болта- добавлен русский патронимический суффикс -ев, который указывает на принадлежность («чей?»). Таким образом, Болтаев — это буквально «сын Болтая». В русской ономастике такой способ адаптации тюркских имён типичен для XVI–XIX веков, когда нерусское население Поволжья и Приуралья массово получало фамилии по отцу.

Географически фамилия Болтаев чаще всего встречается среди татар, башкир и других народов Волго-Уральского региона, но носители рассеяны по всей России. Встречаются и параллельные формы — Болтаков, Болтин, — но они могут восходить к другим основам.

Если говорить о спорных версиях, то иногда Болтаев пытаются сблизить с русским глаголом «болтать» (говорить вздор) или «болтаться» (качаться). Однако это народная этимология: у тюркского происхождения больше лингвистических и исторических оснований, а суффикс -ев в фамилиях от русских прозвищ встречается реже, чем от имён.

Таким образом, предки современного носителя фамилии Болтаев, скорее всего, жили в среде, где говорили по-тюркски, а их родоначальник носил имя Болтай — «топор» — как пожелание силы и проворства.