Фамилия Махтаев образована от мужского личного имени Махтай. Это имя, в свою очередь, является одной из производных (уменьшительно-ласкательных) форм от арабского имени Мухаммад (Магомед). В тюркских языках, особенно у народов Северного Кавказа и Поволжья, имя Мухаммад часто усекалось до форм Мах, Маха, а затем обрастало уменьшительными суффиксами. Так появились имена Махтай, Махмуд (отдельное имя, но с тем же корнем), Махмай. Суффикс -тай в тюркских именах указывает на ласкательность или принадлежность (сравните: Кудай — Бог, Кудатай — боженька, божественный). Таким образом, Махтай — это «маленький Мухаммад» или «любимый, как Мухаммад».

Фамилия Махтаев — типичная русская патронимическая фамилия, построенная по модели «имя + -ев». Суффикс -ев присоединяется к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или «й» (в имени Махтай конечный «й» переходит в «ев»). Это значит, что предок носителя фамилии был сыном человека по имени Махтай. Подобный способ образования фамилий был распространен в среде крещёных татар, башкир, а также среди народов Кавказа, попавших в орбиту русского делопроизводства в XIX веке. Фамилия фиксируется в среде кумыков, ногайцев, чеченцев и ингушей, но также встречается у татар и башкир. В русских документах она часто передавалась без изменений, так как звучание было привычным для русского уха.

Интересная деталь: если отбросить «русский» суффикс, то основа «Махтай» в некоторых тюркских диалектах могла быть и самостоятельным прозвищем. В казахском языке «махтай» означает «хвалить, восхвалять». Теоретически, прозвище Махтай мог получить хвастун или, наоборот, человек, которого постоянно хвалили. Однако эта версия менее вероятна для фамилий, зафиксированных в форме Махтаев: в тюркской среде прозвища редко образовывали фамилии через русский патронимический суффикс, если только носитель не был крещён или не состоял в русском подданстве. Основная масса Махтаевых — потомки тех, кого звали Махтай в честь пророка.

Носители фамилии расселены неравномерно. Наибольшая плотность — в Дагестане, Чечне, Ингушетии, а также в Ставропольском крае. Встречается она и в Средней Азии, куда переселялись народы в советское время. В написании возможна вариация Махтаев/Мохтаев, но первый вариант — основной и словарный.