Фамилия Афрамеев — одна из тех, чья основа уходит в народную речь и редкие календарные имена. В её основе лежит крестильное имя Ефрем (древнееврейское «Эфраим» — «плодовитый», «удвоенный»). В русском просторечии имя Ефрем часто звучало как Афрем, с характерной для северных и южных говоров заменой начального «е» на «а» — явление, известное как «аканье» на письме. От формы Афрем с помощью притяжательного суффикса -еев (вариант -ев после мягкого согласного) и образовали фамилию: Афремеев, а затем, с упрощением двойной гласной, — Афрамеев.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: суффикс -еев указывает на принадлежность к отцу или главе семьи. То есть Афрамеев буквально означает «сын Афрема» (или «внук»). Это типичная русская патронимическая фамилия, закреплённая в форме родительного падежа. Встречаются и однокоренные варианты: Афремов, Афромеев, а также более редкий Афрамеев с ударением на второй слог — все они восходят к тому же народному Афрем.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южнорусским областям, где аканье было нормой письменной речи. В дореволюционных метрических книгах её можно встретить в Воронежской, Тамбовской и Курской губерниях. Сословно носители фамилии чаще всего были крестьянами или мещанами, поскольку фамилии на -еев среди дворянства встречаются реже (дворянские роды предпочитали формы на -ов/-ев от полных церковных имён).

Спорных версий происхождения у Афрамеева практически нет. Единственное, что может сбить с толку, — возможная связь с тюркским корнем «афра» (в значении «белый» или «чистый»), но для этого нет ни фонетических, ни исторических оснований: фамилия с самого начала бытовала в русской среде и не имеет параллелей в татарских или башкирских ономастиконах. Так что самый надёжный ответ — от имени Ефрем через народную форму Афрем, с последующей адаптацией под нормы русского письма.