Фамилия Киреевичев — редкий пример отчества, образованного не напрямую от имени, а от другого отчества, что сразу выделяет её среди более привычных Киреевых или Киреевских. В основе лежит имя Кирей — народная форма канонического имени Кирилл (от греческого «кириос» — господь, владыка). В русских говорах имя Кирей было распространено шире, чем полная форма, особенно в XV–XVII веках.

Словообразовательная цепочка здесь двойная. Сначала от имени Кирей возникло отчество Киреевич (чей сын? — Киреев). Затем от этого отчества, по той же модели, образовали новое: Киреевичев — то есть «внук Кирея» или «сын Киреевича». Фамилии с двойным патронимическим суффиксом (-евич + -ев) — явление нечастое, в основном они встречались в среде крестьян и посадских людей, где фамилии закреплялись не сразу, а через несколько поколений. В документах XVII века можно встретить формы вроде «Ивашка Киреевич сын», а позже, при окончательном закреплении фамилии, прибавлялся ещё один суффикс.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным регионам России. В переписях и писцовых книгах XVI–XVII веков носители имени Кирей и его производных чаще всего фиксировались на территории нынешних Вологодской, Костромской и Архангельской областей. Там же, вероятно, и осела фамилия Киреевичев, хотя точных данных о её массовом распространении нет — она остаётся довольно редкой.

С точки зрения социальной истории, Киреевичевы — скорее всего, потомки крестьян или служилых людей «по прибору» (стрельцов, пушкарей), у которых фамилии складывались именно по такой многоступенчатой модели. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что косвенно подтверждает её простонародное происхождение.