Фамилия Бехметьева — женская форма, восходящая к мужской Бехметьев. Её основа — тюркское слово «бехмет» (варианты: бехметь, бехметка), которое в русских диалектах означало верхнюю крестьянскую одежду, нечто вроде кафтана или армяка из грубого сукна. Корень тот же, что и в слове «бешмет» — распространённой у тюркских и кавказских народов распашной одежде. Таким образом, Бехметьев — это «сын Бехметя», где Бехметь — прозвище человека, который шил или носил такую одежду, либо того, кто торговал ею.

Суффикс -ев указывает на типичную русскую модель образования фамилий от основ на мягкий согласный или -й. В XVI–XVII веках прозвища по роду занятий или характерной одежде давали часто: человек мог получить имя Бехметь за то, что постоянно ходил в бехмете, или за то, что был мастером по их пошиву. В документах встречаются однокоренные фамилии — Бехметов, Бехметьев, — и все они связаны с одним семантическим гнездом.

Менее вероятная, но возможная версия — происхождение от тюркского имени Бехмет (с ударением на второй слог), которое могло быть вариантом имени Мухаммед в народной огласовке. Однако в русской ономастике эта гипотеза слабее, потому что фамилии от личных имён с таким корнем обычно дают другие суффиксы (например, Бехметов, а не Бехметьев), и форма с -ев чаще указывает на прозвище, а не на имя.

Географически фамилия Бехметьев (и Бехметьева) не привязана к одной области — она встречается и в центральных регионах России, и в Поволжье, где было сильное тюркское влияние. В старой России носители могли быть как крестьянами, так и мещанами или купцами, но дворянских родов с такой фамилией в официальных родословных книгах не зафиксировано. Это фамилия, которая прямо говорит о бытовой детали: предок кого-то из Бехметьевых либо одевал людей, либо сам носил характерный кафтан.