Фамилия Пахомчев образована от имени Пахом — русской народной формы канонического имени Пахомий. Это имя греческого происхождения, означающее «широкоплечий» или «широкогрудый», но в русской традиции оно закрепилось прежде всего как монашеское, хотя встречалось и у крестьян, и у горожан. Разговорная форма Пахом была настолько распространена, что от неё пошли десятки фамилий: Пахомов, Пахомин, Пахомьев, Пахомцев и, конечно, Пахомчев.

Особенность фамилии Пахомчев — суффикс -ев при основе, оканчивающейся на -ч. Это не случайность, а результат исторического чередования звуков: в древнерусском языке к основе на мягкий согласный (Пахомч) прибавляли -ев, а не -ов. Фамилия означает «сын Пахомча» или «принадлежащий Пахомчу». Форма Пахомч — это не просто имя, а уменьшительно-уничижительный вариант, характерный для северных и центральных говоров. В XVI–XVII веках так называли младшего члена семьи или человека невысокого роста, но со временем это прозвище закрепилось в официальных документах и дало начало фамилии.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью. В переписях XIX века Пахомчевы встречаются в Вятской, Пермской, Саратовской губерниях — регионах, куда переселялись крестьяне из центральной России. В отличие от массовой фамилии Пахомов, которая есть повсеместно, Пахомчев остаётся редкой и локальной. Это позволяет предположить, что все носители фамилии в России — потомки одного или нескольких родов, вышедших из одной местности.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, Пахомчев стоит в ряду патронимов с суффиксом -ев, которые обычно образовывались от имён на -а, -я (Пахомч, Иваш, Тимош). Пахомцев — форма с более поздним суффиксом -цев, указывающим на происхождение от прозвища по названию села или рода. Пахомьев — фамилия, сохранившая старую церковную форму имени. Таким образом, Пахомчев — один из самых архаичных вариантов, сохранивший в себе следы живой разговорной речи и местного произношения.