Фамилия Арсеевы отходит от прямого пути «имя в крещении → фамилия», хотя её основа — действительно каноническое имя Арсений. В народной речи длинное церковное имя сократили до формы Арсей, и именно от неё через стандартный патронимический суффикс -ев и образовали фамилию. Такой способ типичен для русских фамилий: брали не полное имя, а его обиходный вариант, который звучал естественнее в быту.

Имя Арсений пришло из греческого языка, где ανδρείος (ан́дриос) означает «мужественный», «храбрый». В святцах оно появилось благодаря нескольким раннехристианским святым, в том числе преподобному Арсению Великому. В русской традиции имя прижилось, но в крестьянской и купеческой среде чаще использовали его уменьшительные формы — Арсей, Арсюта, Арся.

Фамилия Арсеев — не единственная в этом ряду. Однокоренные Арсеньев и Арсенин образованы от тех же корней, но с разными суффиксами. Арсеньев — более распространённый вариант, напрямую от имени Арсений, тогда как Арсеев указывает на конкретную разговорную форму. В некоторых говорах фамилию могли записать как Арсеев или даже Орсеев — через «о» из-за аканья.

Точное место возникновения фамилии установить сложно: процесс становления фамилий на Руси растянулся на несколько столетий, и в разных регионах он шёл с разной скоростью. Но форма на -ев (вместо более древнего -ов) подсказывает, что основа заканчивалась на мягкий согласный или й — в данном случае на [й] в слове Арсей. Такие фамилии особенно характерны для южнорусских и центральных областей.

В итоге носитель фамилии Арсеев — потомок человека, которого в быту звали Арсеем, а полное имя того предка было Арсений. Фамилия сохранила не только имя, но и живую народную его обработку, что делает её интересным памятником разговорной речи прошлого.