Фамилия Бортоломеев — редкий случай, когда за привычным русским суффиксом -ев стоит не славянское, а итальянское имя. В основе лежит итальянское имя Бортоломео (Bortolomeo), которое является местным, венецианским или ломбардским, вариантом общеевропейского имени Варфоломей. В русской традиции это имя известно по апостолу Варфоломею, но фамилия Бортоломеев пошла не от церковнославянской формы, а от западной, которую могли принести в Россию итальянские мастера, купцы или военные специалисты, работавшие в Москве и Петербурге с XVI–XVII веков.

Модель образования проста: к основе Бортоломей (или Бортоломе) добавили типичный русский патронимический суффикс -ев, означающий «сын Бортоломея». Интересно, что в русском языке имя Варфоломей дало фамилии Варфоломеев, а Бортоломеев — это отдельная, более редкая ветвь, привязанная к конкретному географическому или социальному контексту. Судя по концентрации фамилии в старых переписях, она встречалась в южных губерниях Российской империи, особенно на территории современной Украины и Кубани, куда в XIX веке переселяли выходцев из Средиземноморья, в том числе итальянцев и греков.

Версия о том, что фамилия могла возникнуть от прозвища Бортоломей (например, за громкий голос или упрямство, как у библейского персонажа), менее правдоподобна: слишком специфична итальянская огласовка. Скорее всего, первый носитель фамилии был либо иностранцем, принявшим русское подданство, либо потомком обрусевшего итальянца, чьё имя записали на слух как Бортоломей. В любом случае, Бортоломеев — не крестьянская фамилия, а след культурного обмена, редкий пример того, как чужое имя «прижилось» в русской суффиксальной системе.