Фамилия Локотарев — редкий случай, когда корень слова не скрывает, а прямо указывает на физическую особенность человека. В её основе лежит диалектное слово «локоть» — не в привычном анатомическом смысле, а в значении «локоть» как часть руки, но с оттенком, который и дал прозвище. Скорее всего, Локотарем называли человека с необычной формой локтевого сустава: либо слишком длинными, либо кривыми руками, либо того, кто часто опирался на локти. В русских говорах бытовало слово «локотастый» — длиннорукий или неуклюжий в движениях. Такие прозвища, основанные на внешности, давали без злого умысла — по-соседски, приметливо.

Суффикс «-ев» указывает на типичную русскую патронимическую модель: Локотарев сын, то есть потомок человека по прозвищу Локотарь. Форма без суффикса «-ов» (Локотарь) встречается как самостоятельная фамилия, но гораздо реже. Любопытно, что в старых документах фамилия могла писаться через «а» — Локотарев, хотя ударение, скорее всего, падало на второй слог: Локота́рев. В современном языке ударение часто смещается на последний слог, но орфография осталась неизменной.

Географически фамилия не привязана к одной местности, но заметна в центральных и северных областях России — там, где сохранялись диалектные формы слов. В переписных книгах XVII века встречаются отдельные упоминания крестьян и посадских людей с прозвищем Локотарь, но массового распространения фамилия не получила. Это объясняется тем, что прозвище было не самым лестным: в крестьянской среде ценилась статность, и «локотастого» могли дразнить. Однако именно такие «непарадные» фамилии — лучшие свидетели живого языка и быта предков.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Локтев, Локтевский — более частые варианты. Локотарев же стоит особняком: в нём сохранилась старая диалектная форма корня с чередованием «о» и «а» (локоть — локот-). Это говорит о том, что фамилия могла сформироваться в регионе, где произносили не «локоть», а «локоть» с твёрдым «т» в основе. Такие детали — редкость, и для этимолога Локотарев интереснее, чем сотни стандартных фамилий на «-ов».