Фамилия Пехтелева — женская форма фамилии Пехтелев, и её происхождение стоит искать не в столичных переписях, а в глухих говорах Русского Севера и Урала. Основа здесь — прозвище Пехтель. В северных и сибирских диалектах «пехтель» (или «пехтерь») означало большую плетёную корзину, кузов, который носили за плечами. Человека, который таскал тяжёлые поклажи, работал в лесу или на промысле, могли прозвать Пехтелем — по ассоциации с этой громоздкой ношей. Слово того же корня, что и «пехать» (толкать, пихать), то есть прозвище могло достаться не только носильщику, но и человеку грузному, неповоротливому или, наоборот, настырному, «прущему напролом».

Суффикс -ев указывает на типичную модель русских фамилий, образованных от прозвищ, оканчивающихся на мягкий согласный: Пехтель → сын Пехтеля → Пехтелев. В отличие от фамилий на -ин, которые чаще происходят от основ на -а/-я, здесь мы видим именно патроним от мужского прозвища. Интересно, что фамилия встречается в двух основных вариантах написания: Пехтелев и Пехтелева — ударение в большинстве случаев падает на первый слог: Пéхтелев. Это тоже диалектная черта, так как в литературном произношении ударение могло бы сместиться.

Версия о происхождении от имени Пехтель как варианта крестильного имени Пётр — маловероятна и натянута. Хотя в народе Петра действительно могли называть Петькой, Петруней, но форма «Пехтель» стоит особняком и не имеет фонетических переходов, типичных для русских уменьшительных имён. Куда правдоподобнее, что перед нами прозвище по роду занятий или внешности, которое закрепилось за одной семьёй в какой-нибудь деревне Архангельской или Вологодской губернии. Носители фамилии Пехтелевы — это потомки крестьян или промысловиков, чей предок получил своё прозвище от тяжёлого короба за плечами.