Фамилия Чолтанова — женская форма, мужской вариант — Чолтанов. В основе фамилии лежит тюркское слово «чолтан» или «чолтон». В казахском, татарском и башкирском языках «чолтан» означает «щука». Реже встречается значение «быстрый, проворный» в диалектах. Таким образом, прозвище Чолтан могли дать либо рыбаку, промышлявшему щукой, либо человеку с характером этой хищной рыбы — резкому, напористому.

Словообразовательная модель проста: к тюркской основе добавили русский патронимический суффикс -ов, а затем — окончание женского рода -а. Такая схема типична для фамилий, возникших в Поволжье, Приуралье и Западной Сибири, где русское население веками соседствовало с тюркскими народами. Фамилия Чолтанов (и Чолтанова) встречается в основном среди татар, башкир и казахов, а также у русских, чьи предки жили в смешанных регионах.

Интересно, что в русских говорах слово «чолтан» не прижилось, поэтому фамилия почти не встречается за пределами Урало-Поволжья. Встречаются варианты написания через «а» — Чалтанов, но это уже другой корень (от «чалтан» — вид одежды). Учитывая географию, предки носителей фамилии Чолтанова скорее всего были людьми, связанными с речным промыслом, или жили на берегах крупных рек — Волги, Камы, Урала.

В дореволюционных документах фамилия фиксируется с XVIII века: в метрических книгах Оренбургской и Уфимской губерний встречаются крестьяне и мещане Чолтановы. Сословной привязки нет — фамилия встречалась и у государственных крестьян, и у служилых татар.