Фамилия Костромичева — женская форма мужской фамилии Костромичев, которая принадлежит к группе так называемых «географических» фамилий, образованных от названия города или местности. В данном случае основа очевидна: Кострома. Однако способ образования здесь не самый распространенный.

В русской ономастике большинство фамилий от названий городов образуется с помощью суффиксов -ов/-ев или -ин: Москвин, Тверитинов, Ростовцев. Костромичев же использует суффикс -ич, который чаще встречается в отчествах (Ильич, Петрович) или в фамилиях белорусского и польского происхождения (Маткевич, Янкович). В русской традиции модель на -ичев встречается реже, но она устойчиво бытовала в северных и центральных губерниях, особенно в среде купечества и духовенства.

Таким образом, Костромичев буквально означает «сын костромича» — то есть человека, родом из Костромы. Само слово «костромич» в старину было вполне употребительным прозвищем для выходца из этого города. В документах XVI–XVII веков нередко писали «костромитин» или «костромич», и такое прозвание могли дать переселенцу в другой местности. Позже, когда прозвище закрепилось за детьми и внуками, оно превратилось в фамилию.

Интересно, что фамилия Костромичев почти не встречается за пределами центральной России. По данным переписей и архивов, основная масса её носителей исторически сосредоточена в Костромской, Ярославской и Владимирской губерниях. Это подтверждает версию о том, что фамилия возникла именно на месте, как обозначение местного уроженца, а не как прозвище, данное вдали от родины.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Костромитинов, Костромитин — показывает, что суффикс -ичев придаёт фамилии более патронимический, «сыновний» оттенок. Если Костромитин — это просто «выходец из Костромы», то Костромичев — «сын того выходца». Такое различие в словообразовании могло возникнуть уже на стадии оформления фамилий в XVII–XVIII веках, когда потомки «костромичей» начали менять окончание, подчёркивая родство.

Что касается сословной принадлежности, то фамилия Костромичев не была исключительно дворянской или крестьянской. Она встречалась у посадских людей, ремесленников, а также в среде церковнослужителей. В Костромской губернии, где было много старообрядческих общин, фамилия могла закрепиться и в купеческой среде.