Фамилия Больтяева — женская форма, а мужская — Больтяев. В основе лежит прозвище или неканоническое имя Больтяй. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «чей?» — сын Больтяя. Модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ на -ай, -яй (типа Кисляй, Худяй, Долгай).

Корень «болт-» сразу отсылает к глаголу «болтать», но не стоит спешить с выводом. В русских говорах «болтяй» — это не просто говорун, а человек, который болтает языком без умолку, пустомеля. Однако у слова есть и другое значение. В диалектах, особенно южнорусских и украинских, «болт» или «болтень» — это мутовка, мешалка для взбалтывания жидкости. Тогда Больтяй — прозвище по ремеслу: либо тот, кто постоянно мешает, суетится, либо мастер, делающий такие мешалки. Третий, менее очевидный вариант: «болтяй» могло быть производным от «болта» (устар. «палка, кол», а также «ключ от замка»), но это уже гадательно.

География фамилии подсказывает, что она редкая. Встречается преимущественно в центральных областях России и в Поволжье, с небольшим скоплением в Мордовии и Чувашии. Это не случайно: в этих регионах активно работал суффикс -яй, образующий прозвища от глаголов действия. Сравните с фамилиями Молчаев (от молчать), Кричаев, Стукаев.

Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Больтя́ев. В старых документах фамилия могла писаться через «о» после «л» — Болтяев, что подтверждает связь с «болтать», а не с заимствованным «болт» (крепежная деталь), который вошел в язык позже. Таким образом, предок Больтяевых с высокой вероятностью был либо заметным говорливым человеком, либо — что правдоподобнее в крестьянской среде — мастером, делавшим простую домашнюю утварь вроде мутовок.