Фамилия Холодева — женская форма фамилии Холодев, которая образована от прозвища или нецерковного имени Холод. В русской ономастике такие «температурные» прозвища давали не столько за физическую зябкость, сколько за характер: холодного, сдержанного, неприветливого человека могли прозвать Холодом. В отличие от фамилии Холодов, где суффикс -ов стандартный, вариант Холодев встречается реже и указывает на иную модель образования — возможно, от основы Холоде- (например, от глагола холодеть в значении «становиться холодным» или от прилагательного холодный через усечение). В говорах встречалась форма «холодёвый» — то есть относящийся к холоду, студёный, что тоже могло закрепиться как прозвище.

По географии фамилия Холодева не массовая: она фиксируется в центральных областях России, особенно в Тверской и Ярославской губерниях, где были распространены прозвищные фамилии с суффиксом -ев. В дореволюционных переписях носители фамилии чаще числились крестьянами или мещанами, что типично для фамилий, произошедших от бытовых прозвищ. Редкость фамилии объясняется тем, что более распространённый вариант Холодов «закрыл» собой эту словообразовательную нишу, и Холодевы сохранились как локальное ответвление.

С точки зрения этимологии возможна и другая версия: связь с диалектным словом «холодь» (холодная погода, стужа) или с названием блюда «холодец» (студень). Но в таком случае фамилия скорее писалась бы как Холодцев, а не Холодев. Поэтому основное объяснение — от личного прозвища Холод с редким суффиксом -ев, который в русских фамилиях обычно указывает на принадлежность к кому-то (чей? — Холодев сын). Так что предок носительницы фамилии был, вероятно, человеком сдержанным или живущим в холодной местности, а сама фамилия закрепилась в узком кругу нескольких семейств.