Фамилия Бартоломеева образована от мужского имени Бартоломей — русского варианта древнеарамейского имени Бар-Телеми. Через Византию и православную церковь это имя попало на Русь, где и закрепилось в церковной среде. Буквальный перевод имени — «сын вспаханной земли» или «сын полей», что в древности звучало как указание на земледельческое происхождение или почётный статус.

В основе фамилии лежит полная форма имени, а не уменьшительная или просторечная. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Бартоломеев — значит «сын Бартоломея». Фамилия Бартоломеева — это женская форма, которая закрепилась за женщинами или детьми в документах, но исторически восходит к той же мужской линии.

Поскольку имя Бартоломей было редким и книжным, носила его чаще всего духовная или уважаемая часть общества. Основатель рода Бартоломеевых, скорее всего, был человеком заметным — священником, монахом или грамотным крестьянином, получившим имя по святцам. Со временем фамилия передавалась по наследству, и уже не имя, а именно фамилия указывала на родство с этим человеком.

В русской ономастике это пример фамилии, образованной от канонического имени с ярко выраженной церковной историей. В отличие от более частых Ивановых или Петровых, Бартоломеевы встречаются реже, что делает фамилию заметной в документах и переписях. Встречаются и варианты написания — с одной «л» или через «ф» (Варфоломеев), что связано с разным произношением имени в народной и книжной традиции.