Фамилия Арсеев образована напрямую от краткой, народной формы канонического имени Арсений — Арсей. Полное имя Арсений восходит к греческому слову со значением «мужественный», но в повседневном обиходе на Руси использовали именно сокращённый вариант. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Арсеев буквально означает «сын Арсея» или «потомок Арсея». Такая модель словообразования — от усечённой основы имени — была очень распространена в крестьянской и посадской среде XVI–XVII веков, где полные имена в быту почти не употреблялись.

В отличие от фамилий на -ин (от основ на -а/-я), фамилии на -ев могли возникать и от имён, оканчивающихся на мягкий согласный. Форма «Арсей» как раз даёт мягкий звук, поэтому фамилия закрепилась именно в написании через «е». Интересно, что в некоторых говорах имя Арсей произносили с ударением на второй слог, что могло повлиять на местные варианты фамилии, но письменная форма осталась единообразной.

Географически фамилия Арсеев встречается не повсеместно, а тяготеет к центральным и южным регионам России, где имя Арсений было особенно популярно в среде духовенства и мещанства. Однако сама фамилия не обязательно указывает на сословие: её мог получить любой потомок человека по имени Арсей, независимо от социального положения. В документах XIX века Арсеевы упоминаются среди государственных крестьян и однодворцев, что говорит о давнем бытовании фамилии в непривилегированных слоях.

Важно отличать фамилию Арсеев от похожих Арсеньев, Арсенов и Арсентьев. Первая образована от полной формы имени (Арсений), вторая — от варианта Арсен, третья — от разговорного Арсентий. Арсеев же — самый «короткий» вариант, указывающий на максимально упрощённую, бытовую форму имени, что делает фамилию редкой и неслучайной в своей лаконичности.