Фамилия Кильтеев — редкий пример, где спорна не только основа, но и суффиксальная модель. На первый взгляд перед нами типичный патроним на -ев, образованный от прозвища или имени Кильтей. Однако в русской ономастике фамилии на -еев встречаются реже, чем на -ов/-ев, и часто указывают на иноязычное происхождение основы.

Самая вероятная версия связывает фамилию с тюркскими корнями. В татарском, башкирском и казахском языках есть слово «кильт» или «кельт» — в разных говорах оно может означать «пришедший», «прибывший» (от глагола «килү» — приходить). Прозвище Кильтей могли дать пришлому человеку, переселенцу или тому, кто недавно обосновался в деревне. Суффикс -ей в тюркских именах часто смягчает основу и придаёт ей ласкательный или уменьшительный оттенок, как в именах Ахметей, Мурзай. Таким образом, Кильтей — это «пришедший» (почти как «новичок»), а Кильтеев — «сын Кильтея».

Вторая, менее популярная версия выводит фамилию из финно-угорских языков. В коми и удмуртском есть слово «кильт» — «клин», «заострённый предмет». В этом случае Кильтей могло быть прозвищем мастера, работающего с деревом, или человека с острым, колким характером. Но эта гипотеза слабее: фамилия почти не встречается в регионах проживания финно-угорских народов.

География бытования подсказывает тюркскую версию. Основной массив носителей фамилии Кильтеев сосредоточен в Татарстане, Башкортостане и Оренбургской области. В дореволюционных переписях фамилия изредка фиксировалась среди тептярей и башкир — сословий, где смешались тюркские и финно-угорские элементы. Суффикс -ев, а не -ин, указывает на то, что основа не оканчивалась на -а/-я, что типично для тюркских имён.

Однокоренных фамилий почти нет. Можно вспомнить Кильтееву (женский вариант) и, возможно, Кильтяев — но последняя скорее самостоятельное образование от того же корня с другим огласовочным вариантом. Встречается также написание Кильдиев, но это отдельная фамилия с другим корнем (от «кильди» — «сказал» в тюркских языках).

Сословной принадлежности по фамилии не определить: среди Кильтеевых встречались и крестьяне-башкиры, и служилые татары. Известных носителей в истории нет, что делает фамилию чисто родовой меткой, не обросшей громкими биографиями.