Фамилия Локтаев — относительно редкая, но прозрачная по происхождению. Её основа — прозвище или нецерковное имя Локтай, которое, скорее всего, связано с диалектным словом «локта» — так в некоторых русских говорах называли локоть. В переносном смысле Локтаем могли прозвать человека с крупным, сильным локтем, того, кто любил работать локтями (например, в драке или в тесноте), а возможно, и просто сутулого или угловатого в движениях.

Модель образования типична для русских фамилий: к основе Локтай добавили патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Локтаев буквально означает «сын Локтая». Фамилия фиксируется преимущественно в центральных и северных регионах России, где слово «локта» было в ходу. Встречается она и в старых переписях, например, среди крестьян Вятской губернии — там прозвища, связанные с частями тела, давали без обидного оттенка, скорее как меткую бытовую характеристику.

Есть и альтернативная, менее вероятная версия: связь с тюркским словом «локтай» — так в некоторых тюркских языках называли вид грубой ткани или войлока. Но в пользу славянского корня говорит как типичная русская суффиксация, так и отсутствие массового бытования фамилии в регионах с сильным тюркским влиянием. Скорее всего, предок носителя фамилии Локтаев был обычным крестьянином или ремесленником, получившим уличное прозвище по своей заметной черте — крепкому локтю или особой манере работать.