Фамилия Миталаева образована от мужского имени или прозвища Миталай, которое в русском языке встречается редко и носит скорее разговорный, диалектный характер. Основа слова — «митал» — вызывает два основных предположения. Первое: это искажённая форма имени Металл (от греческого metallon — рудник, копь), которое могло быть дано по созвучию с церковным именем Мефодий, но в народной речи превратилось в Миталай. Второе, более правдоподобное: Миталай — вариант имени Митрофан или Дмитрий, где суффикс -лай (как в именах Михайлай, Николаич) указывает на просторечное, уличное прозвище. В любом случае, фамилия указывает на то, что предок носителя носил имя Миталай, а его потомки стали Миталаевыми.

Суффикс -ев (а не -ов) в окончании фамилии — типичный для русских фамилий, образованных от основ, оканчивающихся на мягкий согласный или на -й. В данном случае «Миталай» дало форму «Миталаев». Женская форма Миталаева — это не отдельная фамилия, а грамматический вариант: так называют жену или дочь Миталаева, и в современной русской традиции именно женская форма закрепилась как основная в документах.

Фамилия Миталаева встречается преимущественно в южных регионах России, особенно в Ростовской области и Краснодарском крае, а также среди казачьих родов. Это объясняется тем, что в этих местах была сильна традиция давать неформальные, «уличные» имена, которые потом переходили в фамилии. В дореволюционных списках фамилия почти не фиксируется, что говорит о её позднем оформлении — вероятно, в XIX веке, когда крестьянам и казакам начали массово присваивать фамилии по отцу или прозвищу.

С точки зрения социального контекста, предки Миталаевых — скорее всего, крестьяне или казаки, а не дворяне. В дворянских родословных книгах эта фамилия не значится, а её просторечная основа указывает на низовое происхождение. Однако в этом и заключается её ценность: она сохраняет память о живом народном языке, где имя Миталай могло быть ласковым или ироничным прозвищем человека с именем Дмитрий или Митрофан.