Фамилия Сентаева — женская форма, а мужская, Сентаев, образована по стандартной русской модели с суффиксом -ев. Этот суффикс присоединяли к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или гласный, и в данном случае он указывает на принадлежность: «чей?» — Сентаев, то есть сын или потомок человека по имени или прозвищу Сентай.

Основа фамилии — тюркское имя Сентай. Оно составное: первая часть «сен» восходит к арабскому «син» (грудь) или, что вероятнее, к тюркскому «сен» (ты), но в именах чаще работает как компонент со значением «подобный, как». Вторая часть «тай» — распространённый тюркский именной формант, означающий «жеребёнок» или, в переносном смысле, «сильный, резвый». Таким образом, Сентай можно перевести как «крепкий, как жеребёнок» или «подобный жеребёнку». Имя типично для казахской, башкирской, татарской и других тюркоязычных сред, где сложные имена с компонентом «тай» встречаются часто (например, Каратай, Бурунтай).

Географически фамилия Сентаева встречается в регионах с тюркским населением: в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях, а также в Казахстане. Русский суффикс -ев указывает, что фамилия оформлялась уже в русской административной среде — скорее всего, при переписях или в документах, когда тюркское имя записывали по русской модели отчества.

В отличие от многих фамилий, где основа угасает, имя Сентай и сегодня бытует у казахов и башкир, что делает фамилию не архаичной, а живой: она прямо связана с личным именем, которое носил основатель рода. Никакой другой, более сложной этимологии у неё нет — это не прозвище по профессии и не топоним, а чистое патронимическое образование от тюркского антропонима.