Фамилия Пантеев напрямую связана с именем Пантелеймон, которое в переводе с греческого означает «всемилостивый». В основу фамилии легла не полная, а просторечная, обиходная форма этого имени — Пантей. Так в старину могли звать человека в быту, среди своих, а уже его потомки со временем получили фамилию Пантеев, отвечающую на вопрос «чей ты будешь?» — то есть сын, внук или потомок Пантея.

Такая модель образования — от сокращённого разговорного имени через суффикс -ев — одна из самых распространённых в русских фамилиях. Здесь важно обратить внимание на сам суффикс: -ев, а не -ов, что указывает на основу, заканчивающуюся на мягкий согласный или на й. В данном случае основа Пантей как раз даёт этот мягкий звук, поэтому написание через «е» исторически оправдано и не является ошибкой или искажением.

Имя Пантелеймон в народной среде давало много производных форм: Пантелей, Пантюха, Пантя, а также Пантей. Последняя форма и закрепилась в этой фамилии. Стоит различать Пантеева и однокоренные, но самостоятельные фамилии вроде Пантелеймонов или Пантелеев — они образованы от других производных того же имени, и путать их не стоит, хотя корень у всех общий.

Сам Пантелеймон — святой великомученик, почитаемый и в православной, и в католической традиции, известный как целитель. Поэтому имя было распространено среди всех сословий, но особенно часто встречалось у крестьян и мещан, где имена давали по святцам, а в быту использовали сокращённые варианты. Фамилия Пантеев не указывает на конкретное ремесло или прозвище предка — она чисто патронимическая, то есть происходящая от имени отца. Это типичный случай, когда по фамилии нельзя сказать, чем занимался род, но можно уверенно говорить о крестильном имени основателя.

Встречается фамилия в разных регионах России, но особенно характерна для центральных областей и Поволжья, где имя Пантелеймон было в ходу. В документах XVII–XIX веков такие фамилии фиксировались в переписных книгах и ревизских сказках, когда крестьяне и посадские люди массово получали наследственные прозвания. До этого человека могли записать как «Пантеев сын» — и только потом это указание на отца превратилось в устойчивую фамилию.