Фамилия Мохотаев — нечастая, но её устройство прозрачно для того, кто знаком с тюркскими языками и русской фамильной моделью. В основе лежит прозвище или имя Мохотай, которое, скорее всего, восходит к тюркскому слову «мох» (или «мохо») — в ряде тюркских наречий так называют пучок, кисть, иногда — мохнатый предмет. Суффикс -тай — типичный тюркский именной аффикс, образующий ласкательные или уменьшительные формы (ср. Ахмет → Ахметай, Кара → Каратай). Таким образом, Мохотай могло быть прозвищем человека с кудрявой или лохматой головой — мохнатого, нечёсаного, либо, в переносном смысле, — медлительного, «мохового» (от слова «мох» как нечто рыхлое и мягкое).

Русский суффикс -ев присоединился к основе на мягкий согласный (Мохотай → Мохотаев), что стандартно для фамилий, образованных от тюркских имён и прозвищ. Такая модель массово появилась в XVI–XVII веках, когда русские служилые люди и крестьяне перенимали тюркские прозвища и оформляли их по-русски. Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам, где веками жили рядом русские, татары, башкиры и чуваши. Встречается она и у крещёных татар, и у русских, что говорит о давнем межэтническом контакте.

Есть и другая, менее вероятная версия: связь с коми-пермяцким «мох» — «кремень» или «точильный камень». Но в коми фамилиях суффикс -ай встречается реже, чем в тюркских, поэтому тюркское происхождение выглядит убедительнее. Никаких документальных подтверждений дворянского или купеческого статуса Мохотаевых в открытых источниках нет — скорее всего, это фамилия крестьянская или однодворческая, каких много в Оренбургской и Уфимской губерниях.

По написанию фамилия устойчива: путаница с окончанием -ов вместо -ев маловероятна, так как основа заканчивается на «й». Родственными можно считать фамилии Мохнатов, Мохов, Моховиков — но все они имеют разные корни: Мохнатов от «мохнатый», Мохов от «мох», а Мохотаев стоит особняком с тюркским суффиксом.