Фамилия Дотай — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. В ней нет привычных русских фамильных суффиксов (-ов, -ев, -ин), что сразу наводит на мысль: перед нами не типичная крестьянская или дворянская фамилия центральной России, а скорее позднее образование, возможно, из южных или западных регионов.

Самый вероятный путь появления фамилии — от прозвища или мирского имени Дотай. В русских говорах и украинском языке глагол «дота́яти» означал «дойти, добраться, дотащиться», а также «дозреть, дойти до готовности». Прозвище Дотай могли дать человеку неторопливому, который «дотаивает» до места последним, либо, наоборот, тому, кто упорно добирается до цели, несмотря на трудности. Второй вариант — прозвище для «дозревающего» поздно, медлительного в развитии подростка или мужчины.

Менее распространённая, но возможная версия — происхождение от тюркского или кавказского корня. В некоторых тюркских языках «дот» или «дотта» означает «друг, товарищ» (ср. осетинское «дот» — друг, кумыкское «дост»). В таком случае Дотай — это фонетическая адаптация имени со значением «дружок, приятель», которое давали как ласковое прозвище или охранительное имя. Эта версия объясняет и отсутствие русского суффикса: фамилия могла закрепиться в форме чистого имени без добавления -ов.

Географически фамилия встречается в южных областях России (Кубань, Ставрополье) и на Украине, где смешивались русские, украинские и тюркские антропонимические традиции. В центральных и северных губерниях Дотай практически не фиксируется.

Известных носителей с этой фамилией в открытых источниках нет — она остаётся редкой, локальной, не попавшей в общероссийские справочники. Её главная особенность в том, что она сохранилась как «голая» основа, без патронимического суффикса, что для русской фамильной системы нетипично и указывает либо на позднюю фиксацию (XIX — начало XX века), либо на нерусские корни рода.