Фамилия Бахтерева — женская форма фамилии Бахтерев, а та, в свою очередь, образована от прозвища Бахтерь. Корень здесь — глагол «бахтеть» или «бахтить», что в русских говорах означало «бахвалиться, важничать». Однако есть и вторая, более конкретная версия: от слова «бахтерить» — «любить, ухаживать, гулять». Эта версия подкрепляется уральскими диалектами, где «бахтер» — любовник или ухажёр, а «бахтерка» — любовница. Прозвище Бахтерь, таким образом, могло указывать либо на хвастливого человека, либо на того, кто пользовался успехом у женщин.

Ранние документальные записи подтверждают крестьянское происхождение рода. Перепись 1719 года фиксирует в деревне Никитиной на Урале крестьянина Трифона Тимофеевича Бахтерева с сыновьями Яковом и Егором, а также Фёдора Лазаревича Бахтерева, пасынка бобыля. Другая ветвь обосновалась в деревне Колмогоровой (село Черемховское). Там жили крестьяне Пётр Фёдорович Бахтерев с сыном Максимом, а также Карп Яковлевич Бахтерев с сыновьями Яковом, Григорием, Иваном и Иовом. В той же деревне отмечен отставной драгун Иван Яковлевич Бахтерев, брат Карпа. Эти записи показывают, что фамилия была распространена среди государственных крестьян и солдат Зауралья.

Сегодня фамилия Бахтерева встречается в Каменском районе Свердловской области (Екатеринбург). Из известных носителей — Игорь Владимирович Бахтерев (1908–1996), русский советский писатель и поэт, участник литературной группы ОБЭРИУ.