Фамилия Логвеева — редкий случай, когда написание через «о» и «е» вводит в заблуждение. На слух она почти неотличима от распространённой Логвиновой, но устроена иначе. Корень здесь — не «Логвин», а «Логвей». Это народная, разговорная форма крестильного имени Лонгин. В русском языке имя Лонгин (от латинского longus — «длинный») в быту переделали в Логвин, а затем и в более короткое Логвей — по той же модели, как Артемий превратился в Артём, а Пантелеймон в Пантелея.

Суффикс -еев указывает на способ образования: фамилия пошла от отчества «Логвеев сын», то есть сын человека по имени Логвей. Важно, что суффикс -ев, а не -ин, хотя имя оканчивается на согласный. В русской ономастике для имён на -ей (Логвей, Андрей, Матвей) исторически закрепился суффикс -ев, а не -ов: отсюда Логвеев, а не Логвов. Женская форма Логвеева — естественное продолжение: дочь или жена Логвеева.

У фамилии есть и менее очевидная версия, которую выдвигают некоторые краеведы. В южнорусских говорах словом «логва» могли называть корыто, лохань, а иногда и неуклюжего, медлительного человека. Однако эта гипотеза слабее: прозвище Логва встречается редко, а имя Лонгин в форме Логвей — в сотнях документов XVII–XVIII веков, особенно среди крестьян Курской, Воронежской и Тамбовской губерний. Именно в этих краях фамилия Логвеева (и её мужской вариант) фиксируется чаще всего.

С точки зрения социального состава, носители фамилии — в основном потомки крестьян и однодворцев. В XIX веке Логвеевы числились среди государственных крестьян, то есть лично свободных, но приписанных к казне. Дворянских родов с такой фамилией нет — она осталась в низовых слоях, что типично для отчеств от народных форм календарных имён.

Если сравнивать с однокоренными, то Логвеев стоит в одном ряду с Логвиновым, Логиновым и Логвиненко. Но именно форма Логвеева — самая редкая и самая локальная: она почти не встречается за пределами Черноземья и Поволжья. Для обладательницы фамилии это знак, что её предки, скорее всего, жили в одном из сёл бывшей Воронежской или Тамбовской губернии, где имя Лонгин в обиходе сократили до короткого и звонкого Логвей.