Фамилия Бетлемишвили напрямую связана с церковью Бетлеми — одной из старейших в Тбилиси, расположенной у подножия горы Казбек. Её название восходит к еврейскому слову «бетлехем», что означает «божий дом» или «дом хлеба». В славянской транскрипции это Вифлеем — библейский город, родина царя Давида и, по Евангелию, место рождения Иисуса. От этого святого топонима и пошло имя храма, а затем и фамилия.

История подтверждает: в окрестностях Казбека веками жили грузинские евреи, и к концу XIX века многие из них переселились в Тифлис. Скорее всего, основатель рода Бетлемишвили родился или жил неподалёку от этой церкви — так за человеком закрепилось прозвище по месту обитания. Сама фамилия образована по типичной грузинской модели: к основе «Бетлеми» добавляется суффикс -швили, что значит «дитя» или «потомок». То есть Бетлемишвили — «ребёнок (человека) из Бетлеми» или «принадлежащий к храму Бетлеми».

Примечательна судьба самого здания: по преданию, его заложили ещё при царе Вахтанге Горгасале, а дошедшее до нас строение возвёл в 1740 году князь Гиви Амилахвари. Церковь многократно перестраивали, но название осталось неизменным — и дало жизнь фамилии, в которой слышна не только география, но и многовековая история тбилисских предместий.