Фамилия Евстефеева — женская форма мужской фамилии Евстефеев, а та в свою очередь образована от крестильного имени Евстефей. Это имя — народная, разговорная переделка канонического имени Евстафий, которое пришло на Русь из греческого языка и означает «устойчивый», «крепко стоящий», «благоустроенный». В истории Церкви известен святой Евстафий Плакида, римский полководец, принявший мученическую смерть за веру. Однако в быту имя быстро обросло вариантами: Евстафий превращался в Остапа, Остафия, Астаха, а в некоторых говорах — в Евстефея. Именно этот просторечный вариант и лёг в основу фамилии.

Словообразовательная модель здесь классическая для русских фамилий: к основе имени Евстефей прибавили суффикс принадлежности -ев, указывающий на «сына Евстефея» или «человека из рода Евстефея». Суффикс -ев, а не -ов, объясняется тем, что основа оканчивается на мягкий согласный «ф». Интересно, что фамилия могла писаться и как Евстифеев — через «и» в первом слоге, под влиянием книжного варианта Евстигней или просто из-за акающего произношения. Встречается и вариант с двойным «е» в начале — Евстефеев, что лишь подчёркивает народное происхождение.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России, особенно к бывшим Вологодской, Костромской и Вятской губерниям, где такие «полные» формы имён с приставкой Ев- (Евдоким, Евграф, Евсевий) были особенно распространены. Носители фамилии в массе своей были крестьянами и мещанами — людьми, чьи предки получили фамилию по имени отца, а не по прозвищу или роду занятий. Дворянских родов с такой фамилией в гербовниках не зафиксировано.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Евстефеева стоит в одном ряду с Евстафьевым, Остафьевым и Астафьевым. Все они восходят к одному корню, но разошлись в написании из-за местных говоров. Евстефеева — самый редкий и архаичный вариант, сохранивший ту самую народную форму имени, которая почти вышла из употребления.