Фамилия Калкаев — редкий случай, когда географический ключ к разгадке лежит почти на поверхности. Её основа — «калк» — с высокой вероятностью восходит к тюркскому слову «калкан» (щит). В таком случае исходное прозвище Калкан носил либо ремесленник, выделывавший щиты, либо воин, известный своей защитной броней. Усечение конечного «-ан» — характерный процесс для тюркских языков при образовании личных имён и прозвищ: Калкан превращается в Калка, а затем фамилия оформляется русским патронимическим суффиксом -ев, что даёт Калкаев. Такая модель типична для фамилий, возникших в среде татар, башкир или казахов, которые в XIX веке активно получали фамилии по отцу через русские окончания.

Менее вероятна, но возможна связь с тюркским «калка» в значении «остаток», «излишек». В этом случае прозвище могло закрепиться за младшим ребёнком или за человеком, родившимся после долгого перерыва. Однако версия с «щитом» выглядит предпочтительнее, так как «калкан» как именная основа встречается в тюркской антропонимии чаще и зафиксирована в исторических документах (например, у сибирских татар).

Фамилия Калкаев нечастотна и тяготеет к регионам с заметным тюркским населением: Оренбургская, Челябинская области, Башкортостан, Татарстан, а также встречается у казахов. В русских переписных книгах XVII века такого прозвища не найти — фамилия формировалась позже, в основном в XIX веке, когда крестьяне и казаки из тюркской среды получали официальные фамилии. Сословная принадлежность предков, скорее всего, была крестьянской или казачьей, но без документальных свидетельств утверждать это с точностью нельзя.