Фамилия Халтамова, при всей своей редкости, укладывается в типичную для русского севера и востока модель образования. Основа здесь — не календарное имя, а прозвище или искажённое тюркское слово, что сразу указывает на возможную зону контакта славянских и тюркских народов.

Самая вероятная версия связывает фамилию с тюркским именем Халтам или Халта. В татарском, башкирском или казахском языках «хал» означает «положение», «сила», «мощь», а аффикс «-там» мог придавать значение обладателя этим качеством. То есть Халтам — «сильный», «могущественный». В Поволжье и Приуралье такие имена были не редкостью, и при крещении или переходе в православие их нередко превращали в фамилии, добавив русский патронимический суффикс -ов.

Менее распространённая, но возможная гипотеза — происхождение от русского слова «халтать» (работать небрежно, халтурить). Однако глагол этот поздний, диалектный, и вряд ли стал бы основой для столь устойчивой фамилии. К тому же суффикс -ам скорее указывает на восточное, чем на славянское происхождение корня.

Суффикс -ов в окончании Халтамова — чисто русский, указывающий на принадлежность: «чей?» — Халтамов, то есть сын или потомок Халтама. Женская форма Халтамова — это грамматическая норма, а не отдельная фамилия. Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, и географически тяготеет к территориям бывшего Казанского ханства — Татарстану, Башкортостану, Оренбуржью. В дореволюционных переписях она почти не встречается, что подтверждает её локальный и поздний характер — окончательно фамилии укрепились в этих краях лишь к концу XIX века.