Фамилия Бартоломеевы — редкий случай, когда в основе лежит полная, а не сокращённая форма крестильного имени. В русской традиции имя Бартоломей (церковнославянская форма Варфоломей) почти всегда «съеживалось» до Вахрамея, Фомы или Бархата, но в этой фамилии сохранилось исходное звучание. Имя пришло из арамейского Бар-Телеми — «сын вспаханной земли» или «сын полей». В православных святцах самый известный носитель — апостол Варфоломей, один из двенадцати, что обеспечило имени устойчивую популярность в среде духовенства и купечества.

Суффикс -ев указывает на стандартную патронимическую модель: Бартоломеев — буквально «сын Бартоломея». Такая форма фамилии говорит о том, что предок носителя был крещён полным именем, а не обиходным вариантом. В крестьянской среде это встречалось реже, чаще — среди священников, дьячков или посадских людей, где имя записывали строго по святцам.

Фамилия зафиксирована в разных регионах, но особенно характерна для южнорусских и западнорусских губерний, где влияние украинской и белорусской традиции произношения (Барталамей, Бартламей) давало похожие варианты. Встречается также написание Бартоломеев с одним «е» в середине и ударением на третьем слоге.

Интересно, что в некоторых старообрядческих родах фамилия Бартоломеевы сохранилась без перехода в более привычные Варфоломеевы или Фомины — это может указывать на сознательное следование дониконовской книжной традиции.