Фамилия Локотаев образована по типичной для русских фамилий модели: основа плюс суффикс -ев, который присоединяли к основам на мягкий согласный или на ц. В данном случае основа — Локотай. Это прозвище или мирское имя. Корень слова — «локоть». В старину прозвища по частям тела давали часто, но не всегда они указывали на внешность. Локотаем могли назвать человека с длинными или сильными руками, того, кто опирался на локоть во время работы или разговора, а возможно, и мастера, который работал локтем — например, кожевника или портного, разминавшего кожу или ткань локтем. В говорах «локотать» означало стучать, греметь, издавать глухой звук, так что прозвище могло относиться к шумному или неуклюжему человеку.

Фамилия Локотаев — относительно редкая. Она встречается в центральных областях России, особенно в Рязанской и Тамбовской губерниях, а также на Урале, куда переселенцы принесли её в XVIII–XIX веках. Встречаются варианты написания Локотаев и Локотьев — последний ближе к исходной форме «локоть». По модели образования фамилия типична для крестьянской и мещанской среды: такие фамилии часто закреплялись за целыми семьями в ходе переписей XIX века.

С точки зрения словообразования фамилия Локотаев — яркий пример того, как бытовое прозвище, связанное с повседневным действием или предметом, превратилось в наследственное родовое имя. В отличие от фамилий на -ов, которые образуются от основ на твёрдый согласный, форма на -ев указывает на мягкий исходный звук: Локотай. Такие фамилии особенно распространены в южнорусских и украинских говорах, хотя встречаются повсеместно.

Точное время появления фамилии Локотаев установить сложно: документальные записи о крестьянах с таким прозвищем могли появиться ещё в XVI–XVII веках, но как наследственная фамилия она оформилась, скорее всего, в первой половине XIX века, когда фамилии стали обязательными для всех сословий. Без серьёзных генеалогических изысканий нельзя утверждать, что все Локотаевы происходят из одного рода — скорее всего, прозвище возникало в разных местах независимо.

Фамилия Локотаев — самобытный памятник славянской культуры, сохранивший в себе отголосок старого быта и языка. Как и многие фамилии, образованные по той же модели, она не даёт однозначного ответа о происхождении, но открывает путь к поиску: через географию, местные говоры и семейные предания.