Фамилия Лопатьевы — редкий случай, когда прозвище, а затем и фамилия образованы не от черты характера или внешности, а от бытового предмета. В основе лежит мирское имя Лопата. На Руси до повсеместного введения христианских имён детей нередко называли в честь окружающих вещей: Топор, Ковш, Лопата. Считалось, что такое имя оберегает или, наоборот, наделяет свойствами предмета — в данном случае, возможно, трудолюбием или хозяйственностью.

Фамилия образована по стандартной модели: к основе Лопат- добавился суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Форма Лопатьев — результат исторического чередования: в древнерусском языке конечный т в основе перед суффиксальным е смягчался, что и дало современное написание с мягким знаком. То есть буквально фамилия означает «сын или потомок Лопаты».

Известный историк С. Б. Веселовский в своём труде по ономастике упоминает несколько ранних носителей этого имени: Никита Прокофьевич Лопата Хитрово (1562 год) и московские помещики Юрий и Михаил Матвеевичи Лопатины (1550 год). Эти записи показывают, что прозвище Лопата бытовало в среде служилых людей ещё в XVI веке. Фамилия Лопатьев, скорее всего, оформилась чуть позже, когда прозвища стали закрепляться за целым родом.

Стоит отметить, что у фамилии есть «двойник» — гораздо более распространённая фамилия Лопатин. Оба варианта образованы от одного корня, но разными суффиксами: -ин (Лопатин) и -ев (Лопатьев). Разница в суффиксе могла возникнуть из-за региональных особенностей произношения или из-за того, что предки носителей разных фамилий носили разные формы одного прозвища (Лопата и Лопать).

Точную географию бытования фамилии Лопатьевы сейчас определить сложно, но, учитывая московское происхождение ранних Лопатиных, можно предположить, что и Лопатьевы имеют корни в центральных или северных русских землях, где были распространены мирские имена. Фамилия сохранила в себе архаичный пласт народной культуры, когда человека называли не по святому, а по простой и понятной вещи из его хозяйства.