Фамилия Сертаева — женская форма, мужской вариант — Сертаев. В её основе лежит тюркское мужское имя Сертай, которое состоит из двух частей: «сер» (сар, сары) — «жёлтый» или «белый» (в переносном смысле «благородный», «чистый») и «тай» — уменьшительно-ласкательный суффикс, характерный для казахских, татарских и башкирских имён. Таким образом, Сертай — это «благородный» или «жёлтенький», что могло быть ласковым прозвищем светловолосого или светлокожего ребёнка.

Суффикс -ев в фамилии указывает на происхождение от отчества: Сертаев буквально означает «сын (или потомок) Сертая». Эта модель образования — самая распространённая в русской ономастике, но здесь она наложилась на тюркский корень, что типично для фамилий народов Поволжья и Урала. Встречается Сертаева преимущественно в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях, а также среди казахов.

В некоторых случаях нельзя исключать, что основа восходит к прозвищу от слова «серта» — устаревшего диалектного названия грубой ткани или мешковины (из тюркских языков). Тогда фамилия могла бы указывать на занятие предка: торговца холстом или портного, работавшего с таким материалом. Однако версия с именем Сертай более убедительна, поскольку имена с компонентом «тай» («жеребёнок», «детёныш») в тюркской традиции были очень популярны и давали мальчикам как пожелание силы и резвости.

Интересно, что фамилия не получила широкого распространения за пределами тюркоязычного ареала, что говорит о её относительно позднем закреплении — скорее всего, в XVIII–XIX веках, когда у башкир и татар начали массово фиксировать фамилии по отцу. Редкость фамилии делает её хорошим маркером конкретной родовой линии, не размытой по всей России.