Фамилия Бахметева — женская форма от Бахметев. В основе лежит тюркское имя Бахмет (вариант Махмет, Мухаммед), которое через татарское посредство вошло в русский обиход. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Бахметев — сын Бахмета. Модель типична для русских фамилий, образованных от крестильных или прозвищных имён, но здесь интересно, что корень не славянский, а восходит к арабскому «восхваляемый» — одному из имён пророка.

В русских документах фамилия фиксируется с XVI–XVII веков. Известен род Бахметевых, внесённый в дворянские родословные книги. Его основателем считают татарина Аслана-мурзу, который после крещения получил имя Бахмет и поступил на службу к московским князьям. Однако не все носители фамилии — потомки знати: в крестьянской среде прозвище Бахмет давали человеку, чем-то напоминавшему татарина или носившему восточную одежду. В говорах слово «бахмет» могло означать «хвастун» или «бахвал» — отсюда ещё одна возможная основа, уже чисто бытовая.

Географически фамилия распространена в центральных областях России, особенно в бывших Рязанской, Тамбовской и Нижегородской губерниях, где исторически были сильны татарские влияния. Встречается и у староверов, и у казаков — связь с конкретным сословием не прослеживается, фамилия общенародная.

С точки зрения словообразования Бахметева — типичная «патронимическая» фамилия на -ев, но с редким корнем. Родственные по основе фамилии — Бахметов, Бахметский, Махметев. Двойное написание через «а» или «о» (Бахметев/Бохметев) встречается в старых документах, но современная норма закрепила «а» в первом слоге.