Фамилия Калымтаева образована от мужского имени Калымтай. В тюркских языках, особенно в казахском и киргизском, «калым» — это выкуп за невесту, брачный платёж. Аффикс «-тай» в составе имени — уменьшительно-ласкательный или указывающий на принадлежность. То есть Калымтай буквально означает «маленький калым» или «тот, кто связан с калымом». Вероятно, так назвали ребёнка в семье, где при его рождении был уплачен или, наоборот, получен калым. Имя могло быть дано как оберег или как память о важном событии — состоявшейся свадьбе старших родственников.

Фамилия образована по стандартной для тюркских фамилий модели: к основе Калымтай добавили русский патронимический суффикс «-ев/-ева». Фонетический вариант с «ы» (Калымтай, а не Калемтай) закрепился в русском написании, так как в тюркских языках гласный первого слога произносится как нечто среднее между «а» и «ы». Женская форма Калымтаева — это грамматически правильное склонение по-русски; в исходной среде фамилия не различалась по роду.

Географически фамилия Калымтаева тяготеет к южным регионам Казахстана и Киргизии, где традиция калыма была особенно сильна, а также к татарским и башкирским общинам. Встречается она редко, что говорит о локальном происхождении: скорее всего, родоначальник был известен в своём ауле именно под этим именем, и фамилия не разошлась широко. В дореволюционных метрических книгах и переписях её почти нет — фамилии у кочевого населения фиксировали массово только в советское время, поэтому точную дату появления установить сложно.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Калымов, Калымуллин, Калымбетов — показывает, что основа «калым» в них означает то же самое, но разные суффиксы указывают на разные модели: «-ов» — от прозвища Калым, «-уллин» — татарская форма с компонентом «улла» (раб Божий). Фамилия Калымтаева стоит особняком: она сохранила древнюю форму имени с аффиксом, который в современном тюркском языке уже редко используют для личных имён. Это делает её ценной для ономастов — она фиксирует архаичный пласт имянаречения.