Фамилия Каралтаева — редкий случай, когда географический и языковой следы почти наверняка ведут в одну точку, но точное значение исходного слова остаётся под вопросом. В основе лежит прозвище или имя Каралтай. Суффикс -ев указывает на русскую модель патронимии: Каралтаев — «сын Каралтая», а Каралтаева — женская форма. Но сам корень не славянский.

Скорее всего, фамилия тюркского происхождения. Первая часть «кара» в тюркских языках означает «чёрный», «тёмный», а также «сильный», «главный» (кара-хан). Вторая часть «алтай» — это и название горной системы, и имя собственное. Самый прямой перевод: «Чёрный Алтай» или «Тёмный Алтай». Однако вряд ли так называли человека по месту жительства — скорее, Каралтай было личным именем-оберегом или прозвищем. У тюркских народов имя с компонентом «кара» нередко давали, чтобы «спрятать» ребёнка от злых сил: назовут «чёрным», значит, невзрачный, не привлечёт внимания духов.

Есть и другая версия: «алтай» могло быть не топонимом, а искажённым «алты» — «шесть» на некоторых тюркских наречиях. Тогда Каралтай — «чёрная шестёрка»? Звучит маловероятно. Третья гипотеза — связь с этнонимом «алтайцы»: Каралтай мог означать «черный алтаец» или «настоящий алтаец» (кара в значении «чистый, истинный»). Но это уже гадание.

Написание фамилии устойчивое, с буквой «о» в суффиксе после твёрдого «л» (Каралтаева, а не Каральтаева). Встречается она в основном на Южном Урале, в Башкортостане и в Татарстане — регионах, где веками жили рядом русские, башкиры и татары. Носители фамилии, скорее всего, потомки крещёных татар или башкир, получивших русскую фамилию по отцу. Сословно — государственные крестьяне или казаки. Никаких дворянских родов с такой фамилией в гербовниках нет.

Что касается ударения — в русском языке фамилию чаще произносят с ударением на второй слог: Кара́лтаева. Но в тюркской среде возможно смещение на последний: Каралта́ева. Оба варианта допустимы.