Фамилия Бахмачев образована от прозвища Бахмач. В старину бахмачами называли вооружённых всадников. Такое именование относилось к «профессиональным» прозвищам: оно прямо указывало на род занятий предка — конного воина. Модель образования фамилии простая и характерная для русского ономастикона: к основе Бахмач добавили притяжательный суффикс -ев, который отвечает на вопрос «чей?». Буквально фамилия означает «сын Бахмача» или «потомок Бахмача».

Иногда происхождение фамилии связывают с украинским городом Бахмач. Эта версия менее правдоподобна: город основали во второй половине XIX века, а фамилии с такой основой фиксируются раньше. Скорее всего, сам топоним возник от того же прозвища или от тюркского слова, означающего всадника. В данном случае первично именно прозвище, а не географическое название.

Корень слова, скорее всего, тюркского происхождения. В тюркских языках «бахмат» или «бахмач» означало низкорослую, но выносливую степную лошадь. Со временем на Руси так стали называть и самого всадника на такой лошади — лёгкого конного воина. Фамилия Бахмачев, таким образом, хранит память о далёком предке, который нёс службу в конном отряде.