Фамилия Бренделев — редкий случай в русском ономастиконе, и её разбор требует обращения не к славянским корням, а к западноевропейским заимствованиям. Основа фамилии — Брендель — это, скорее всего, немецкая или еврейская (ашкеназская) фамилия, которая в русской среде получила типичный патронимический суффикс -ев. Суффикс указывает на принадлежность: Бренделев буквально означает «сын Бренделя» или «потомок Бренделя».

Сама основа Брендель имеет несколько возможных источников. Первый и самый вероятный — немецкое слово «Brenner» (винокур, самогонщик) или глагол «brennen» (жечь, гнать спирт). В таком случае Брендель — это прозвище или профессиональное имя человека, занимавшегося винокурением. Второй вариант — происхождение от имени Бренд, которое в немецкой традиции могло быть краткой формой от сложных имен с корнем «brand» (огонь, меч), например, Брандольф или Хильдебранд. Третий, менее вероятный, — связь с топонимом: в Германии есть несколько населенных пунктов с названием Брендель (например, в земле Северный Рейн-Вестфалия), откуда мог переселиться основатель рода.

В русском контексте фамилия Бренделев почти наверняка появилась в среде обрусевших немцев или евреев, живших в Российской империи. Немецкие колонисты, приглашенные Екатериной II, активно селились в Поволжье, Причерноморье и на Волыни, и их фамилии нередко русифицировались с помощью суффиксов -ов/-ев. Еврейские носители фамилии Брендель (или Брендл) могли получить её как прозвище от названия профессии (винокур) или от женского имени Брендл (уменьшительное от Бренда). В любом случае, окончание -ев однозначно говорит о том, что фамилия оформлялась уже на русской почве — в документах, метриках или ревизских сказках.

Географически Бренделевы встречаются нечасто. Основные очаги — регионы бывшего расселения немецких колонистов: Саратовская, Самарская области, а также юг Украины (Одесская, Николаевская области). Встречается фамилия и в центральных областях России, но единично. По сословной принадлежности предки Бренделевых, скорее всего, были крестьянами-колонистами или мещанами, реже — купцами или ремесленниками. Дворянских родов с такой фамилией в «Родословных книгах» не зафиксировано.

Отдельного внимания заслуживает написание. В некоторых документах XIX века можно встретить варианты «Бренделев» и «Брендёлев» (с буквой «ё»). Ударение в фамилии, судя по типовой модели (сравните: Брендель — Бренделев), падает на первый слог: Брéнделев. Однако в устной речи нередко смещается на второй слог (Брендéлев), что связано с влиянием фамилий на -ев с ударным окончанием (например, Карасёв).