Фамилия Мылтанов выглядит на редкость прозрачной, но эта прозрачность обманчива. На слух она сразу связывается с глаголом «мылить», и первая версия, которая приходит в голову, — прозвище Мылтан, данное либо мыловару, либо человеку, который постоянно мылился, то есть суетился, был льстивым или излишне чистоплотным. Однако в русском языке суффикс -ан- в прозвищах и фамилиях обычно встречается в другой модели (например, Гулян, Кричан), а корень «мылт-» не фиксируется в древнерусских памятниках как самостоятельное слово. Это заставляет искать иное объяснение.

Гораздо правдоподобнее, что фамилия — результат искажения или адаптации тюркского имени или прозвища. В тюркских языках есть корень «мылтык» (ружье, винтовка) и производные от него. Прозвище Мылтык могли дать стрелку, охотнику или человеку, который носил с собой ружье. При обрусении конечное -к в фамилиях часто заменялось на -н (ср. тюркские фамилии на -ов: Айдаров, Булатов). Таким образом, Мылтан — это русифицированная форма от Мылтык, а Мылтанов — «сын Мылтана». В пользу этой версии говорит и то, что фамилия встречается в регионах с сильным тюркским влиянием — в Поволжье, Приуралье, среди татар и башкир, а также у русских, долго живших в смешанной среде.

Возможен и третий, более редкий путь: от гидронима или названия местности. В бассейне Камы и Вятки есть мелкие речки с названиями Мылта, Мылтанка. В таком случае фамилия могла образоваться от прозвища жителя по реке — «Мылтанец» или прямо «Мылтан», а затем получить стандартный патронимический суффикс -ов.

Фамилия недвусмысленно указывает на происхождение от личного прозвища, а не от крестильного имени. Сословная принадлежность предков могла быть любой — от государственного крестьянина до служилого человека, но, учитывая вероятную тюркскую основу, не исключено, что родоначальник был выходцем из татарской или башкирской среды, принявшим православие. Однозначного ответа о происхождении нет, но тюркская версия с «мылтыком» выглядит гораздо весомее, чем бытовая «мыльная».