Фамилия Джолтаева — одна из тех, что сразу указывает на географию и этническое происхождение. Её корни лежат на Северном Кавказе, скорее всего, в среде тюркоязычных народов: карачаевцев, балкарцев, ногайцев или кумыков. Основа фамилии — мужское имя или прозвище Джолтай. В тюркских языках слово «джол» (жол, йол) означает «дорога», «путь». Суффикс «-тай» характерен для тюркских имён и прозвищ, часто он придаёт уменьшительно-ласкательный или определительный оттенок. Таким образом, Джолтай — это, вероятно, «путник», «спутник» или человек, чья жизнь была связана с дорогой: проводник, торговец, гонец.

Фамилия образована по русской патронимической модели с суффиксом «-ев», который присоединяется к основам на мягкий согласный или «й». Джолтай + ев = Джолтаев. Женская форма Джолтаева — это вариант для замужней женщины или дочери, по той же схеме, что и в русских фамилиях. Важно: в среде, откуда фамилия родом, ударение часто падает на последний слог — Джолта́ев, хотя в русском языке возможны колебания.

В отличие от многих русских фамилий, которые восходят к крестильным именам или ремёслам, Джолтаева напрямую связана с тюркской антропонимической традицией. Суффикс «-тай» встречается и в других фамилиях этого региона: Каратаев, Алтаев, Будаев. Если сравнивать, то Джолтаев — более редкий вариант, чем, скажем, Каратаев (от «кара» — чёрный). Это может говорить о том, что прозвище Джолтай давали не за внешность, а за занятие или характер — человек дороги, а не просто «тёмный».

Сословно предки носителя фамилии, скорее всего, были свободными общинниками или узденями (сословие в карачаево-балкарском обществе, ниже князей, но выше крепостных). Встретить Джолтаевых среди горской знати маловероятно — такие прозвища обычно давались простым людям. Географически фамилия тяготеет к Карачаево-Черкесии, Кабардино-Балкарии, а также к кумыкским районам Дагестана. Точных данных о первых упоминаниях в ревизских сказках или метрических книгах нет, но можно предположить, что фамилия оформилась в конце XIX — начале XX века, когда у горцев начали массово записывать фамилии по русскому образцу.