Фамилия Малгатаев нечастая, и её происхождение уводит нас в тюркскую языковую среду, скорее всего, в казахскую или башкирскую. Основа фамилии — личное имя или прозвище Малгатай. Разберём эту основу по частям: «мал» в тюркских языках означает «скот», «имущество», «богатство» (ср. казахское «мал» — скот, домашнее животное). Вторая часть «гатай» или «катай» может быть как самостоятельным именем, так и аффиксом, образующим имя. У башкир и казахов известно племя катай, а слово «катай» также имеет значение «упрямый», «крепкий», «настойчивый». Таким образом, Малгатай — это составное имя с прозрачной семантикой: либо «богатый скотом» (от «мал» и «гатай» как усилительной частицы), либо «упрямый, как скот» (в переносном смысле — настойчивый хозяин).

Суффикс -ев указывает на русскую модель оформления фамилий, типичную для тюркских основ. Такие фамилии массово возникали в XIX — начале XX века, когда у башкир, казахов и татар при переходе к оседлости и паспортной системе к именам добавляли русские окончания. Фамилия Малгатаев, скорее всего, оформилась именно в этот период, а не в древности. Сравните с однокоренными фамилиями Малгатаров (где -ар может быть аффиксом деятеля) или Малгазин (где -зин — искажённое «сын»). Малгатаев стоит ближе к именной модели: «сын (или потомок) Малгатая».

Географически фамилия привязана к Южному Уралу и Зауралью. По данным переписей и телефонных справочников, большинство Малгатаевых живёт в Башкортостане, Челябинской и Оренбургской областях. Встречается она и в Казахстане, особенно в северных регионах. Это подтверждает связь с башкирскими и казахскими родами, где имя Малгатай бытовало как мужское.

Сословно носители фамилии в XIX веке, скорее всего, относились к башкирскому или казахскому сословию «тептярей» или «государственных крестьян» — то есть не были ни дворянами, ни крепостными. Среди них могли быть скотоводы, коневоды, а также — учитывая семантику «упрямства» — люди с волевым характером, которых так прозвали в миру.

Есть и более редкая версия, что «малгатай» может быть искажённым «мал-катай» — «скотского рода катай». Но это гипотеза, не подтверждённая массовыми данными. Основная версия — антропонимическая, от личного имени с хозяйственным значением.