Фамилия Таталаев образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: от прозвища или имени с суффиксом -ай и последующим патронимическим суффиксом -ев. Основа здесь — «Таталай». Суффикс -ай характерен для южнорусских и украинских говоров (ср. Криволап, Косолап, Пустовалов, но с -ай: Таталай, Криволаев, Косолаев). Он придаёт прозвищу оттенок простонародности, часто шутливости или пренебрежения.

Корень «татал-» — тёмный. Самая прямая версия: прозвище Таталай дали человеку, который чем-то напоминал татарина — говором, внешностью, обычаями. В русских деревнях такие прозвища были обычным делом и не несли обязательной этнической принадлежности. Сравните фамилии Татаринов, Татаров, Татаркин — все они восходят к тому же корню, но с разными суффиксами. Таталаев стоит в этом ряду особняком благодаря редкому суффиксу -алай, который почти не встречается в других фамилиях.

Вторая, менее вероятная версия: основа «татал» может быть тюркским именем или прозвищем. В некоторых тюркских языках есть слова, близкие по звучанию, например, «тата» (отец, дед) или «тат» (чужак, инородец). Но прямого соответствия «таталай» в известных тюркских ономастиконах нет, поэтому эта гипотеза остаётся гипотетической.

Географически фамилия Таталаев редкая. Встречается в основном на юге России — в Ростовской области, Краснодарском крае, а также на Украине. Это подтверждает южное происхождение суффикса. В центральных и северных областях России фамилия почти не фиксируется.

Дворянских родов с этой фамилией не известно. Скорее всего, предки Таталаевых были крестьянами или казаками. Суффикс -ев (а не -ов) указывает, что основа оканчивалась на мягкий согласный или й, что типично для прозвищ на -ай. Таким образом, Таталаев — это «сын Таталая», то есть потомок человека, которого в округе звали Таталаем из-за его сходства с татарином.