Фамилия Вальтагина — редкая и, скорее всего, искусственная по происхождению. Её основа — «Вальтаг» — не встречается в славянских именах или прозвищах, что сразу указывает на иноязычный корень. Судя по суффиксу «-ин», фамилия образована по русской модели отчества: «чей?» — Вальтагин, то есть сын (или потомок) человека по имени или прозвищу Вальтага. Однако само слово «Вальтага» не является ни крестьянским прозвищем, ни каноническим именем.

Наиболее вероятное объяснение — искусственное происхождение. В XIX — начале XX века в России была распространена практика создания фамилий для учащихся духовных семинарий. Семинаристам нередко давали фамилии, образованные от латинских или греческих корней, часто с благозвучным окончанием. Здесь просматривается латинское «valet» (будь здоров, прощай) или «valens» (сильный, здоровый). Вариант «Вальтагин» мог быть переосмыслением латинского «valetago» (от «valeo» — быть сильным) или калькой с итальянского «valtaglia» (долина, лощина), но в русской среде это звучало бы как экзотика.

Другой, менее вероятный, но возможный путь — заимствование через немецкие фамилии. В немецком языке есть фамилия «Waltag» (от древневерхненемецкого «waltan» — править, властвовать), которая могла быть русифицирована при переселении немцев в Поволжье или Прибалтику. Тогда «Вальтагин» — это русский патроним от немецкого предка Вальтага.

Таким образом, носитель фамилии Вальтагина, вероятно, происходит из среды духовенства или обрусевших немецких колонистов. Фамилия не крестьянская и не дворянская — она книжная, придуманная, что делает её своеобразным маркером образованного сословия XIX века. Встречается она крайне редко, в основном в центральных и северо-западных регионах России.