Фамилия Гольтявина — женская форма мужской фамилии Гольтявин, и чтобы понять её происхождение, нужно разобраться с мужским вариантом. В основе фамилии лежит прозвище Гольтява, которое, скорее всего, дали человеку с характерной, «голой» внешностью. Слово «голь» в древнерусском языке означало бедность, наготу, отсутствие покрова. Суффикс «-яв» (как в словах «слюнявый», «пухлявый») указывал на обладание признаком в избытке. Таким образом, Гольтява — это «голый», «оборванный», «не имеющий имущества» человек. Не обязательно речь шла о нищем: так могли прозвать бедно одетого, худого или даже лысого крестьянина.

Модель образования фамилии проста и типична для русского севера и центра: основа на -а (Гольтява) плюс притяжательный суффикс -ин, который отвечает на вопрос «чей?». Гольтявин — буквально «сын Гольтявы» или «человек из рода Гольтявы». Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или посадская. Суффикс -ин, а не -ов, говорит о том, что прозвище оканчивалось на гласный, что характерно для прозвищ, а не для крестильных имён.

Встречаемость фамилии невысока, но она имеет чёткую географическую привязку. По данным переписей и архивов, фамилия Гольтявин (и её женская форма) наиболее характерна для Воронежской, Тамбовской и Рязанской областей. Это зона позднего заселения и смешения говоров, где прозвища с яркой отрицательной характеристикой закреплялись легко. В некоторых говорах «гольтява» могло означать не только бедняка, но и непоседу, человека, который «голяет» — шатается без дела, что добавляет вторую возможную версию происхождения.

С точки зрения ономастики, фамилия относится к группе «характерологических» прозвищ, которые давали по внешнему виду или социальному положению. В словаре русских фамилий Б. Унбегауна подобные модели на -яв(а) разбираются как производные от корня со значением «лишённый чего-то». Спорных версий здесь почти нет: гипотеза о связи с тюркским «алтын» (золото) или с коми-пермяцкими корнями маловероятна — она не подтверждается ни ареалом, ни фонетикой (переход «алтын» в «гольтява» потребовал бы необъяснимых искажений). Правдоподобнее всего — чисто славянское происхождение от «голь», с экспрессивным суффиксом.