Фамилия Чотабаева образована по очень распространённой в тюркских языках модели: к основе, которая является личным именем или прозвищем, добавляется притяжательный аффикс -бай, а затем русский патронимический суффикс -ев/-ова. В данном случае перед нами женская форма фамилии, мужской вариант — Чотабаев.

Ключевой элемент здесь — «Чота». Вероятнее всего, это имя или прозвище, восходящее к тюркскому числительному «чот» (в некоторых диалектах — «сорок») или к слову «чота» с возможным значением «мера веса», «гиря». В ономастике тюркских народов числовые имена не редкость: они могли даваться ребенку, родившемуся, когда отцу исполнилось сорок лет, или как пожелание долгой жизни (сорок — символически значимое число). Вторая часть, «бай», в дореволюционной Средней Азии означала «богатый», «господин», «хозяин» и часто добавлялась к именам как пожелание богатства и статуса. Таким образом, имя Чотабай можно перевести как «богатый, как сорок» (то есть обладающий полнотой богатства) или «сорокалетний господин».

Фамилия Чотабаева отчетливо указывает на происхождение из казахской, киргизской или каракалпакской среды. В этих культурах составные имена на -бай были особенно популярны в XIX — начале XX века. Носители фамилии, скорее всего, происходят из родов, где имя Чотабай давалось в честь предка или как благопожелательное имя. Суффикс -ев (а не -ов) типичен для фамилий, образованных от основ, оканчивающихся на мягкий согласный или «й» — в русской передаче «Чотабай» превратилось в «Чотабаев».

В отличие от многих фамилий, где основа спорна, здесь всё прозрачно: это классический пример тюркской антропонимической модели, перенесенной в русский паспортный стандарт. Никакой славянской или иной этимологии у фамилии нет — она целиком принадлежит степной ономастической традиции.