Фамилия Олимпиева отвечает на вопрос «чей?» и образована от мужского личного имени Олимпий. Это типичная русская модель: к основе имени добавляли притяжательный суффикс -ев, а затем окончание -а. Так получалась фамилия для женщины, а её муж или отец носили бы форму Олимпиев. Само имя Олимпий пришло на Русь вместе с христианством из греческого языка и означает «живущий на Олимпе» — так в греческой мифологии называлась гора, где, по верованиям древних, обитали главные боги.

Имя Олимпий встречалось в святцах, поэтому его давали при крещении. Однако популярным оно никогда не было: слишком торжественное и книжное, оно звучало непривычно для крестьянского уха. Чаще его использовали в среде духовенства или в образованных семьях. Именно поэтому фамилия Олимпиева встречается довольно редко. Любопытно, что от того же имени образованы и другие фамилии — Олимпиев, Олимпиевский, а также более просторечные формы вроде Олимпов или Олимпиев. Разница в написании часто связана с тем, как имя записывали в церковных метриках: через «и» после «п» или через «е».

Потомок человека по имени Олимпий, то есть сын или внук, со временем получал фамилию Олимпиева — по имени деда или отца. Такой способ закрепления родового прозвища был самым распространённым на Руси в XVI–XVII веках, когда фамилии только начинали формироваться у непривилегированных сословий. Носительница фамилии Олимпиева сегодня, скорее всего, имеет предков из центральной России или Поволжья, где такие редкие церковные имена фиксировали в документах чаще. Точной статистики по регионам нет, но в архивных записях фамилия встречается точечно, что подтверждает её нечастую, но устойчивую историю.