Фамилия Ахтема — редкий случай, когда географический след говорит громче, чем прозрачная этимология. Она почти наверняка восходит к украинскому или южнорусскому «ахтема» — диалектному варианту слова «охтема» или «ахтиема», которое в народной речи означало «охать», «вздыхать», «жаловаться». Прозвище Ахтема могли дать человеку, который часто и громко вздыхал, причитал или жаловался на жизнь. В таком случае фамилия образована по продуктивной модели: прозвище на -а → фамилия без изменений (типа Шульга, Скоробога, Кривда). Это характерно для украинской и белорусской ономастики, где фамилии на -а нередко застывали в форме именительного падежа единственного числа.

Суффикса нет — фамилия бессуффиксная. Это указывает на её относительно позднее оформление, возможно, в XVIII–XIX веках, когда крестьянам давали фамилии по прозвищам без добавочных формантов. В русской традиции аналогичный тип — фамилии на -о (Нестеренко, Шевченко), но на -а встречается реже и чаще у выходцев с юга.

Вторая версия, менее вероятная, но возможная: связь с тюркским корнем «ахт» (белый) или «ахтем» (светлый, чистый). Тогда фамилия могла попасть в русскую среду через татарские или башкирские роды, особенно в Поволжье. Однако для тюркских фамилий типичны суффиксы -ов/-ев, а форма Ахтема без окончания — скорее исключение. Плюс в тюркских языках слово «ахтема» не фиксируется как распространённое имя или прозвище.

По данным переписей, фамилия Ахтема встречается в основном в Полтавской, Харьковской и Сумской областях Украины, а также в приграничных районах России (Белгородская, Курская области). Это совпадает с ареалом бытования диалектного «ахтема» в значении «охать». Встречаемость крайне низкая: носителей — не более нескольких сотен человек. Сословная принадлежность, скорее всего, крестьянская или казачья: прозвищные фамилии без суффиксов редко давали дворянам или духовенству.

Однокоренных фамилий почти нет. Можно упомянуть Ахтеменко — более частый вариант с украинским суффиксом -енко («сын Ахтемы»), который встречается в тех же регионах. Ахтема, в отличие от него, сохранилась в исходной форме, что делает её ономастическим реликтом — живым свидетельством того, как прозвище, данное за характерную привычку вздыхать, превратилось в фамилию без каких-либо изменений.