Фамилия Шмитаев — редкий случай, когда русская словообразовательная модель накладывается на нерусскую основу. Внешне она выглядит как типичная патронимическая фамилия с суффиксом -ев (указывает на принадлежность: «чей?» — Шмитаев, то есть сын Шмитая). Но вот само имя или прозвище Шмитай явно происходит от немецкой фамилии Шмидт (Schmidt — кузнец). В Российской империи, особенно в Поволжье, на юге Украины и в Прибалтике, жило много немецких колонистов, и их фамилии нередко русифицировались: к основе добавляли русские суффиксы, чтобы вписать человека в местную сословную и документальную систему. Так Шмидт мог превратиться в Шмидтова, а в просторечии — в Шмитая, откуда уже пошёл Шмитаев.

Вторая версия, менее вероятная, но имеющая право на существование, — связь с тюркским или кавказским корнем. В некоторых тюркских языках есть слово «шмит» или близкие звучания, означающие что-то вроде «быстрый», «резкий», но надёжных лингвистических подтверждений этому нет. Скорее всего, перед нами именно германский след, адаптированный русским суффиксом.

Географически фамилия Шмитаев встречается очень редко и точечно — в основном на юге России (Краснодарский край, Ростовская область) и в некоторых регионах Украины, где исторически были немецкие колонии. Это не массовая фамилия, а скорее локальный осколок этнической истории: предки носителя скорее всего были обрусевшими немцами-ремесленниками, кузнецами или мастерами, чью профессию (Шмидт) переделали в русское родовое имя. Сословно это могли быть мещане или государственные крестьяне, но не дворяне — дворянские фамилии с такой основой не фиксируются.

В написании обращает на себя внимание окончание -аев, а не -ов. Это говорит о том, что в основе лежало не просто Шмит, а именно форма Шмитай — возможно, так в быту называли человека, чтобы отличать от других Шмидтов в деревне. Таким образом, Шмитаев — не калька, а живой пример языкового смешения: немецкое ремесло, русский патроним и местный диалектный суффикс.