Фамилия Костеева — женская форма фамилии Костеев, а та, в свою очередь, образовалась от прозвища или имени Костей. Обычно такие фамилии закреплялись за детьми или женой человека по имени Костей, то есть буквально означали «из семьи Костея».

С основой фамилии связано два основных варианта происхождения. Первый ведет к прозвищу Костей от слова «кость». В старину Костеем называли очень худого, изможденного человека, у которого, как говорили, «кожа да кости». Такое прозвище могли дать человеку, перенесшему тяжелую болезнь или от природы отличавшемуся худобой. Второй вариант — это разговорная, народная форма крестильного имени Константин. В быту имя Константин часто сокращали до Костя, а в некоторых говорах и до Костей. Само имя имеет греческое происхождение и означает «стойкий, постоянный». В этом случае фамилия Костеева — одна из многих «домашних» форм, закрепившихся в качестве официальной.

Отличительная черта этой фамилии — редкий суффикс -еев вместо привычного -ев. В русской ономастике суффикс -еев (-еев) встречается реже, чем -ов или -ев, и часто указывает на происхождение от формы имени на мягкий согласный или на -ей (вроде Костей, Матвей, Андрей). То есть фамилия Костеев не от «Кости», а именно от «Костей» — это архаичная звательная или уменьшительная форма, которая в некоторых регионах (например, в северных и центральных губерниях) закрепилась как основа для фамилии.

Фамилия встречается преимущественно в центральной России и в Поволжье, но не относится к числу массовых. Сословного барьера у нее не было: Костеевы могли быть и крестьянами, и мещанами, и священниками — фамилии на -еев не закреплены за каким-то одним социальным слоем.

Если отталкиваться от прозвища, предок носителя фамилии был, скорее всего, человеком худощавого телосложения. Если же от имени — то перед нами потомок человека, которого в быту звали уменьшительно-ласково Костей, а официально — Константином. Обе версии имеют равное право на существование, и без точных генеалогических записей определить, какая верна для конкретной семьи, невозможно.