Фамилия Пехтеров образована от прозвища или нецерковного имени Пехтерь. В русских говорах «пехтерь» — это большая плетёная корзина или кузов для сена, а также, в переносном смысле, неповоротливый, грузный или неуклюжий человек. Слово восходит к глаголу «пехать» (толкать, пихать) — пехтерем называли вместилище, куда что-то «пихали», набивали доверху. Вероятнее всего, фамилия сначала закрепилась как прозвище за человеком грузного телосложения или медлительным, а затем перешла в официальную фамилию.

Модель образования простая: к основе «Пехтер» добавили типичный русский суффикс принадлежности -ов, указывающий на потомка («чей?» — Пехтеров сын). Суффикс -ер- в основе встречается реже, чем, например, -як- или -ун-, что делает фамилию заметной среди однокоренных. Сравните с Пехтеревым (с суффиксом -ев, который мог появиться из-за мягкого произношения основы) или более редкой фамилией Пехтеря. Форма Пехтеров — самая распространённая и указывает на патронимическое происхождение.

Региональная привязка фамилии — северные и центральные области России, особенно Вологодская, Архангельская и Ярославская губернии. В этих краях слово «пехтерь» бытовало в обиходной речи до XX века: так называли не только корзину, но и берестяной заплечный кузов для похода в лес. Носитель фамилии мог быть корзинщиком, но чаще прозвище давали за внешность или характер — полного, «набитого» человека. В ономастических словарях (например, в работе Б. Унбегауна «Русские фамилии») фамилия не выделяется как дворянская или старинная — это типичная крестьянская фамилия, возникшая в среде, где прозвища по бытовым предметам были обычным делом.

Написание фамилии устойчиво, но в дореволюционных метриках можно встретить вариант Пехтерев — с буквой «е» на конце основы, что связано с диалектным произношением («Пехтерь» → «Пехтерев»). Современная форма Пехтеров закрепилась как литературная. Споров о происхождении почти нет: основная версия — от названия короба — не вызывает сомнений у этимологов. Альтернативные гипотезы (например, связь с тюркским «пехтер» — «плести») слабы и не подтверждаются бытованием слова именно в русских говорах.