Фамилия Ломтяева образована по самой распространённой в русской ономастике модели: от прозвища или имени через притяжательный суффикс -ев. В основе лежит слово «ломоть» — отрезанный кусок хлеба. Прозвище Ломоть могли дать человеку по разным причинам: либо за любовь к хлебу и сытную еду, либо, напротив, за худобу и «ломкость» — тогда Ломтем в шутку называли долговязого и нескладного человека. В некоторых говорах «ломтем» называли также грубого, неотёсанного человека.

Мужская форма фамилии — Ломтяев. Женское окончание -а указывает на принадлежность роду: «жена или дочь Ломтяева». Фамилия фиксируется преимущественно в центральных и северных областях России, где слово «ломоть» было в активном бытовом обиходе. В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с прозвищем Ломоть, но как фамилия она закрепилась позже, когда прозвище перестало быть индивидуальным и перешло к детям.

С точки зрения словообразования интересен суффикс -ев, а не -ов. В русских фамилиях -ев присоединяется к основам на мягкий согласный или на -й. Здесь основа «Ломт-» от «ломоть» (мягкий согласный «т’»), поэтому и получается Ломтяев, а не Ломтов. Это же правило объясняет написание через «я»: в формах косвенных падежей (ломтя, ломтю) корень смягчается, и фамилия фиксирует именно этот вариант.

Однокоренные фамилии — Ломтев, Ломтов, Ломотков — различаются суффиксами и ударением, но все восходят к одному бытовому прозвищу. Встречается также вариант Ломтяев с ударением на второй слог, что характерно для южнорусских говоров. В целом фамилия редкая, не входит в списки ста самых частых, но устойчиво бытует в нескольких регионах, особенно в Тверской и Ярославской областях.