Фамилия Кайтаев образована от имени или прозвища Кайтай. В основе, скорее всего, лежит тюркское составное имя. Первая часть, «Кай», восходит к названию одного из кыпчакских племен, которое со временем перешло в разряд личных имен. Вторая часть, «Тай», в тюркско-татарской среде означает «жеребенок». В монгольском языке «-тай» — это аффикс, указывающий на обладание чем-либо или принадлежность к мужскому роду. Родители, давая ребенку имя Кайтай, могли желать, чтобы сын вырос крепким и здоровым, как жеребенок, или же подчеркивали его принадлежность к роду «каев».

Есть и другая версия. Согласно ей, в основе фамилии лежит не имя, а прозвище Кайтай, связанное с тюркским глаголом «кайт» — «возвращаться». Такое прозвище мог получить воин, вернувшийся домой после долгих походов или сражений. В этом случае фамилия фиксирует не пожелание, а реальный факт биографии предка.

Фамилия образована по стандартной русской модели с помощью патронимического суффикса -ев, который присоединялся к основам на мягкий согласный или -й. Таким образом, Кайтаев — буквально «сын Кайтая». Эта модель — одна из самых распространенных на территории расселения тюркских народов, принявших православие, и встречается в среде татар, башкир, а также у народов Северного Кавказа.