Фамилия Астафьев — классический пример «крестильной» фамилии, образованной от канонического православного имени. В её основе лежит имя Евстафий, а точнее — его разговорная, народная форма. Полное церковное имя Евстафий (от греческого «евстатос» — «устойчивый», «крепкий», «постоянный», что также переосмыслялось как «благостный», «благообразный») в бытовой речи звучало громоздко. Поэтому в русской традиции оно сократилось до более простых вариантов: Астафей, Остап, Остафий, Стахей. Именно от формы Астафей и пошла фамилия Астафьев.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Астафьев буквально значит «сын Астафея» или «потомок Астафея». Модель образования стандартна для русских фамилий, возникших в среде крестьян и посадских людей: от имени отца, которое использовалось в быту, а не в церковной записи.

Интересно, что у имени Евстафий есть и другая ветвь фамилий — через форму Остап. От неё пошли Остаповы, Останковы, Остапчуки. Астафьев же — вариант, характерный для северных и центральных областей России, где акающее произношение (произнесение «а» вместо «о» в безударном слоге) закрепило именно начальное «А». Так что по фамилии Астафьев можно с высокой вероятностью предположить, что предки носителя жили в местности с акающим говором — например, в московских, владимирских или ярославских землях.

В ономастических словарях (в частности, в работах Б. Унбегауна и В. Никонова) фамилия Астафьев приводится как пример того, как церковное имя, пройдя через устную народную переработку, дало начало устойчивому родовому прозванию. Другие версии происхождения — от прозвища Астаф (если бы такое существовало) или от географического названия — не подтверждаются источниками и считаются маловероятными.