Фамилия Пахмутьева — женская форма от Пахмутьев, и её разбор стоит начать с суффикса, который сразу бросается в глаза. Суффикс -ев указывает на типичную русскую модель образования от прозвищ или имён, оканчивающихся на мягкий согласный или -й. В данном случае основа — Пахмуть, что редкость: в русском ономастиконе нет ходового имени или слова «пахмуть». Это заставляет искать корни не в церковном календаре, а в прозвищной или диалектной лексике.

Наиболее правдоподобная версия связывает фамилию с диалектным глаголом «пахмутить» или прилагательным «пахмутный». В северных и центральных говорах «пахмутный» означало «пасмурный, хмурый, сумрачный» — как о погоде, так и о человеке угрюмого нрава. Чередование с/х (пасмурный — пахмурный) в народной речи встречается, а форма «пахмуть» могла быть кратким прозвищем для неразговорчивого или постоянно недовольного человека. Тогда Пахмутьев — «сын Пахмутя», то есть потомок того, кого прозвали за характер.

Есть и более редкая гипотеза: связь с тюркскими корнями, где «пахмут» могло быть вариантом личного имени или прозвища. Однако фамилия встречается почти исключительно в русскоязычных регионах, и следы тюркского влияния в ней слабые, так что версия с «пасмурным» характером выглядит убедительнее.

Особенность фамилии — её малая распространённость. Пахмутьевы (и Пахмутьевы) не фиксируются в массовых боярских или дворянских списках, а встречаются в основном в крестьянской среде Центральной России и Поволжья. Это типичная «прозвищная» фамилия, которая закрепилась за одним родом и не дала множества ответвлений.

Сравните с однокоренными: Пасмуров, Хмуров, Пахмуров — все они образованы от той же семантики «хмурости». Но Пахмутьев стоит особняком из-за суффикса -ть, который в русских прозвищах редок и указывает на очень конкретное, возможно, усечённое или диалектное слово. Таким образом, предок носителя фамилии был человеком, которого в деревне запомнили по угрюмому виду, и это прозвище пережило века.