Фамилия Гольтяпин образована от прозвища Гольтяпа. Основа здесь — нарицательное «голь», то есть бедность, нищета. В некоторых говорах Гольтяпой (или Гольтепой) называли бедного человека, так что прозвище прямо указывало на социальное положение основателя фамилии. Но это не единственная версия: Гольтяпа могло быть и охранительным внутрисемейным именем. В народной традиции такими «бедными» именами (Некрас, Нелюб, Гольтяпа) старались обмануть злые силы — считалось, что имя, означающее что-то плохое, отведет от ребенка настоящую беду.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ин указывает на принадлежность — «чей?» — «сын Гольтяпы». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ и мирских имён.

В исторических документах встречаются родственные именования. С. Б. Веселовский в своём ономастиконе упоминает Данилу Голыша, холопа (1603 год, Новгород), князя Фёдора Ивановича Голеню Ростовского (XV век) и Голикова Жихаря Дмитриевича (1540 год, Звенигород). Хотя эти примеры не являются прямым указанием на фамилию Гольтяпин, они показывают, что прозвища от «голь» были распространены в разных социальных слоях — от холопов до князей.

География фамилии прослеживается по документам XX века. В Книге памяти Республики Башкортостан записан Гольтяпин Ефим Данилович, родившийся в 1877 году в селе Семено-Петровское Кугарчинского района. А в Книге памяти Ставропольского края упоминается Гольтяпин Иван Никитич, 1910 года рождения, из села Ново-Селецкое. Оба случая — сельская местность, что косвенно подтверждает народное, крестьянское происхождение фамилии.