Фамилия Бартулева — женская форма мужской фамилии Бартулев, и её происхождение неочевидно. В основе, скорее всего, лежит прозвище или имя, образованное от корня «барт-». Этот корень в русской ономастике редок и вызывает споры.

Первая и самая вероятная версия — западнославянское или балтийское влияние. Корень «барт» встречается в польских и литовских именах и фамилиях: Барт (Bart), Бартош (Bartosz), Барткевич. Это сокращённые формы от имени Варфоломей (Bartłomiej). В русской среде такое имя могло прийти с переселенцами из Речи Посполитой или через контакты с католическими землями. Тогда Бартулев — это вариант патронима: «сын Бартуля», где Бартуль — народная форма того же Варфоломея. Суффикс «-улев» указывает на принадлежность: чей? — Бартулев, то есть потомок человека по прозвищу Бартуль.

Вторая версия, менее распространённая, связывает фамилию с диалектным словом «бартуль» или «бартуха». В некоторых говорах севера России так могли называть неуклюжего, медлительного человека (сравните с «барахтаться», «бартаться» — возиться). Однако это слово плохо зафиксировано в словарях, поэтому версия остаётся гипотетической.

Географически фамилия Бартулева тяготеет к западным регионам России: Псковская, Новгородская, Смоленская области, а также к Беларуси. Это подтверждает гипотезу о западном происхождении. В центральных и восточных областях она почти не встречается.

Словообразовательная модель проста: основа «Бартул-» + суффикс притяжательного прилагательного «-ев». Ударение, скорее всего, падает на первый слог: Ба́ртулева, хотя в обиходе могут встречаться варианты.

В отличие от массовых фамилий вроде Иванов или Кузнецов, Бартулева — редкая, и её носители, вероятно, происходят из одной или нескольких родственных семей, сохранивших прозвание предка. Кем он был — точно сказать нельзя: мог быть крестьянином, носившим имя Бартуль, или переселенцем с запада.