Фамилия Пильтяев — редкий пример, где основа не лежит на поверхности. В ней отчётливо слышен суффикс -яев, который в русских фамилиях встречается реже, чем привычные -ов или -ев. Чтобы понять корень, нужно отбросить окончание -ев и посмотреть на основу Пильтяй. Это прозвище, а не крестильное имя.

Самая вероятная версия связывает прозвище Пильтяй с диалектным словом «пильтяй» — так в некоторых говорах называли вялого, медлительного, нерасторопного человека. В словарях русских народных говоров встречается глагол «пильтять» со значением «делать что-то медленно, копаться». Человек, получивший такое прозвище, мог отличаться спокойным нравом или, наоборот, ленцой. Суффикс -яй в прозвищах характерен для северных и северо-восточных русских говоров (сравните: Ширяй, Болтай, Кисляй). Поэтому географически фамилия Пильтяев, скорее всего, родом из Архангельской, Вологодской или Вятской губерний.

Есть и другая, менее распространённая гипотеза: основа могла произойти от тюркского слова «пильте» (тряпка, лоскут) или от татарского «бильтяй» (болтун, пустомеля). Но для её принятия нет достаточных доказательств — фамилия не фиксируется в татарских родословных, а её суффиксальная модель чисто русская.

Фамилия недворянская. По типу образования — типичная крестьянская или посадская, возникла в среде, где прозвища закреплялись за целым родом. В документах XVII–XVIII веков Пильтяевы встречаются среди черносошных крестьян Севера. В современной России фамилия редкая, её очаг по-прежнему находится в Кировской области и в соседних регионах — на бывших вятских землях. Таким образом, предки носителя фамилии — скорее всего, крестьяне Вятского края, а прозвище родоначальника отражало черту характера: неторопливость, основательность или, если смотреть без романтики, медлительность.