Фамилия Огорелышев — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти полностью сохранило свою внутреннюю форму и даже экспрессию. В отличие от множества фамилий, где корень со временем стёрся или затемнился, здесь основа прозрачна: «огорелый», то есть обгоревший, опалённый огнём. Человек, получивший такое прозвище, мог пострадать при пожаре, иметь тёмный, как бы опалённый цвет лица, либо работать с огнём — например, быть кузнецом или углежогом. В говорах слово «огорелый» имело и переносное значение: так могли назвать горемыку, бедолагу, «погорельца».

Словообразовательная модель типична для северных и центральных русских земель. Суффикс -ев присоединился к основе «Огорелыш» — так в быту могли называть сына или младшего родственника Огорелого. Формант -ыш в русских прозвищах и фамилиях встречается нечасто, он придаёт оттенок уменьшительности или принадлежности (ср. Малы́ш, Голыш, Крепыш). Таким образом, Огорелышев буквально означает «сын Огорелыша», внук или потомок Огорелого.

География фамилии узкая. Основные очаги — Вологодская, Костромская и Кировская области. В этих краях, где деревянное зодчество было основой жизни, а пожары — частым бедствием, прозвище «Огорелый» могло закрепиться за целыми семьями, пережившими огонь. Фамилия не получила широкого распространения и не перешла в дворянские роды, что указывает на её крестьянское или посадское происхождение.

Стоит отметить, что написание через «о» в корне — единственно верное с точки зрения этимологии. Ошибочная форма «Агорелышев» искажает смысл, связывая фамилию с несуществующим корнем. В документах XVII–XVIII веков можно встретить варианты «Огорелов» и «Огорельцев» — они образованы от того же прозвища, но по другим моделям. Огорелышев — самая редкая и морфологически интересная ветвь этого гнезда фамилий, сохранившая в себе живое слово народной речи.