Фамилия Кантаев в своей основе восходит к мужскому имени Кантай. Первая и наиболее вероятная версия связывает это имя с тюркским словом «кант», то есть «сахар». Такое имя могли дать долгожданному или горячо любимому сыну, вкладывая в него пожелание сладкой жизни. И хотя в русском быту имя Кантай не встречалось, сама модель образования фамилии — от восточного имени через суффикс -ев — типична для XVI–XVII веков, когда выходцы из Золотой Орды, печенегов или половцев активно вливались в русское дворянство. Многие нерусские по происхождению дворяне сохраняли в фамилиях память о своих корнях, и Кантаевы здесь не исключение.

Вторая версия уводит на Кавказ: имя Канта могло быть старинным чеченско-ингушским, хотя его точное значение сегодня не установлено. Третья гипотеза предлагает рассматривать Кантай как топоним — так называются несколько селений в Казахстане. Если предок был уроженцем одного из них, фамилия могла закрепиться по месту выхода. В этом случае «кант» переводится с тюркского как «село», и Кантай буквально означает «сельский».

Самый известный носитель фамилии — Валентин Петрович Катаев (1897–1986). Правда, здесь стоит оговорка: классик советской литературы, автор «Сына полка» и «Белеет парус одинокий», писался через «а» — Катаев. Однако в ряде источников, особенно при описании древних корней фамилии, форма Кантаев фигурирует как вариант, отражающий исходное произношение. Валентин Петрович начинал как фельетонист в «Гудке», а позже, редактируя «Юность», открыл дорогу целому поколению писателей.

Словообразовательный разбор прост: основа Кант(ай) + патронимический суффикс -ев. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от имен с конечным -ай (ср. Мамай — Мамаев, Алтай — Алтаев). Независимо от того, какой из версий придерживаться — тюркской, кавказской или топонимической, — ясно, что фамилия Кантаев несёт отпечаток восточной культуры и многовековых контактов народов Евразии.