Фамилия Вертаева, при первом взгляде, кажется прозрачной, но на деле ставит перед исследователем несколько загадок. Её основа — глагол «вертеть» или производные от него, но вот что именно легло в прозвище — вопрос более тонкий.

Скорее всего, фамилия образована от прозвища Вертáй. Так в северных и центральных говорах России называли непоседливого, вертлявого, подвижного человека, который, что называется, «вертится юлой». Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ев присоединился к основе Верт-, а финальное -ай указывает на лицо, склонное к действию. Это не полное имя, а именно прозвище по характеру, и оно могло закрепиться за родоначальником, который не мог усидеть на месте.

Есть и вторая, более редкая версия. В некоторых диалектах «вертай» или «вертать» означало «возвращать», «поворачивать назад». В этом случае прозвище могло принадлежать человеку, который, например, возвращал беглых крестьян или следил за порядком на какой-нибудь заставе. Однако эта гипотеза менее вероятна: прозвища по действию, а не по черте характера, встречаются реже.

Важно отличать Вертаева от внешне похожих фамилий. Например, Вертяев или Вертиев — это, скорее всего, искажённые варианты той же основы, но с другим суффиксом. А Вертаев может быть связан и с диалектным словом «вёрт» — изгиб реки, поворот. Тогда прозвище давали человеку, жившему на крутом повороте дороги или на излучине реки.

Встречается фамилия преимущественно в Поволжье и на Урале, реже — в центральных областях. В дореволюционных метрических книгах Вертаевы записаны в основном как крестьяне и мещане, без привязки к дворянским родам. Словообразовательная модель с суффиксом -ай (-ай → -аев) — одна из древнейших в русской ономастике, она характерна для прозвищ, а не для полных имён, что подтверждает народное происхождение фамилии.

Таким образом, предок современного носителя фамилии Вертаев — скорее всего, бойкий и энергичный человек, которого окружающие прозвали за его подвижность или, в более узком смысле, за привычку постоянно возвращаться к начатому делу.