Фамилия Бутромеева в своей основе хранит редкий пример того, как церковное имя в народной речи меняло свой облик до неузнаваемости. Она образована от имени Бутромей — диалектной, простонародной переработки канонического имени Варфоломей. Чтобы понять, как это произошло, достаточно вспомнить, как крестьянская среда «обкатывала» длинные и неудобные для произношения имена: Варфоломей сначала терял начальные звуки, превращаясь в Фоломея, а затем и вовсе в Бутромея (с характерной заменой «ф» на «б» и стяжением слогов).

Само имя Варфоломей пришло из арамейского языка, где звучало как Бар-Телеми — «сын вспаханной земли» или «сын полей». Это одно из древнейших библейских имен, которое носил апостол Варфоломей (в Евангелии от Иоанна он же Нафанаил), проповедовавший вместе с апостолом Филиппом. Таким образом, предок Бутромеевых, крещенный под этим именем, получил фамилию через стандартную модель на -ев, указывающую на принадлежность: «чей?» — Бутромеев, то есть сын или потомок Бутромея.

С точки зрения географии, фамилия тяготеет к западнорусским и белорусским землям. В документах Ленинградской области середины XX века зафиксирована Бутромеева Ксения Александровна, родившаяся в 1879 году в деревне Носовичи Могилевской губернии. Это прямое указание на то, что корни фамилии лежат на территории современной Беларуси, где диалектные формы имени Варфоломей (Бутромей, Бахромей) были широко распространены. Встречается она и в соседних регионах, но повсеместно редкая, что говорит о её локальном происхождении.

Интересно, что суффикс -ев, а не более ожидаемый -ов, указывает на то, что основа имени заканчивалась на мягкий или шипящий звук — в данном случае на «й» (Бутромей). Это ещё раз подтверждает, что фамилия сложилась именно из разговорной, а не книжной формы имени. Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Варфоломеев, Фоломеев, Бахромеев, — то Бутромеев стоит особняком: в ней сильнее всего сжата и изменена исходная основа, что делает её ценной для ономастов как пример народной этимологии.