Фамилия Локотаев — типичный пример того, как русская фамилия строится по модели «прозвище + патронимический суффикс». В её основе лежит прозвище Локотай, а суффикс -ев (вариант -ов после мягкой основы) указывает на принадлежность: «сын Локотая». Такая словообразовательная модель широко представлена у восточных, западных и южных славян: она универсальна для всего славянского ономастикона.

Ключ к значению фамилии — корень «локот-». В русских говорах слово «локоть» имело не только прямое анатомическое значение, но и переносное. Прозвище Локотай могли дать по нескольким причинам. Первая и самая вероятная — по роду занятий: так могли назвать портного или закройщика, который постоянно работал локтями, снимая мерки или разглаживая ткань. Вторая версия связана с характером или манерой поведения: «локотаем» в диалектах иногда называли неуклюжего, неловкого человека, который всё задевает локтями. Третья, более редкая, — от глагола «локотать» (стучать, греметь), что могло указывать на шумного или деятельного человека.

Фамилия Локотаев встречается в основном в центральных и южных регионах России, особенно в Курской, Воронежской и Ростовской областях. Единичные носители зафиксированы на Урале и в Сибири — это следствие переселенческих потоков XIX–XX веков. В дореволюционных ревизских сказках фамилия почти не попадается, что говорит о её относительно позднем оформлении: скорее всего, она закрепилась в крестьянской среде в XVIII–XIX веках, когда фамилии стали массово давать бывшим государственным и помещичьим крестьянам. Сословно предки Локотаевых — скорее всего, однодворцы или крестьяне, а не дворяне, поскольку фамилия не фиксируется в родословных книгах.