Фамилия Жовтая — редкий случай, когда прозвище сохранилось в чистой, почти неизменной форме, без типичных фамильных суффиксов. В основе лежит украинское или южнорусское прилагательное «жовтий» — жёлтый. Так могли прозвать человека за цвет волос (ярко-рыжий или соломенный), за привычку носить одежду жёлтого цвета или за профессию, связанную с жёлтой краской — например, красильщика тканей. В говорах «жовтым» называли и бледного, болезненного на вид человека.

Словообразовательная модель здесь необычна для русской фамильной системы. В большинстве случаев фамилии образовывали через суффиксы принадлежности: Жовтов, Жовтин (чей? — сын жовтого). Но Жовтая — это субстантивированное прилагательное, то есть прозвище, которое закрепилось за родом без изменений, как у казачьих или однодворческих фамилий. Такая форма характерна для юга России и востока Украины, где фамилии на -ой, -ая, -ое нередко фиксировались в документах именно в такой грамматической форме.

Версия о связи с топонимом маловероятна: хотя сёл и речек с названием Жовтое или Жовтая немного, фамилия Жовтая встречается чаще, чем географические объекты. Скорее всего, предок носителя фамилии получил прозвище за внешность или ремесло, и оно перешло к детям без изменений.

В современных списках фамилия Жовтая встречается редко, преимущественно в Ростовской области, Краснодарском крае и в восточных областях Украины. Это указывает на компактный ареал бытования, что типично для прозвищных фамилий, не получивших массового распространения за пределами родного региона.