Фамилия Пехтышев — редкая и на первый взгляд неочевидная по корню. Её основа — «пехтыш» — не встречается в современном русском языке, но хорошо известна в диалектах и исторической лексике. В северных и сибирских говорах «пехтыш» или «пёхтыш» означало «пест», «толкач» — деревянный брусок, которым толкут что-то в ступе, или вообще любой предмет для толчения и утрамбовки. Отсюда же диалектное «пехтать» — толочь, мять, сбивать масло. Фамилия образована по продуктивной модели с суффиксом -ев: Пехтышев буквально «сын Пехтыша», где исходное прозвище Пехтыш мог получить человек коренастый, плотный, с тяжёлой поступью — либо тот, кто занимался толчением зерна, сбиванием масла.

Суффикс -ев, а не -ов, указывает на основу, оканчивающуюся на мягкий или шипящий согласный (в данном случае — «ш»). Это стандартная для русских фамилий модель, но сам корень «пехт-» встречается нечасто. В словаре русских фамилий Б. Унбегауна или в работах В. Никонова подобные формы не выделены в отдельную группу, но они вписываются в ряд прозвищ от орудий труда — как Толкунов, Пестов, Маслобоев. Интересно, что в некоторых говорах «пехтышем» называли и неуклюжего, медлительного человека — так что прозвище могло отражать не только профессию, но и характер.

Географически фамилия Пехтышев тяготеет к северным регионам — Вологодской, Архангельской областям, а также к Уралу и Сибири, куда переселенцы принесли северные говоры. В метрических книгах XIX века она встречается в Вятской губернии, что подтверждает её севернорусское происхождение. Фамилия осталась редкой: по современным данным, её носителей — единицы, и большинство живёт в России, преимущественно в Центральном и Приволжском федеральных округах, что может быть следствием миграций XX века.

С точки зрения словообразования, фамилия Пехтышев — наглядный пример того, как прозвище, связанное с бытовым предметом или действием, закрепилось в качестве родового имени. Она не имеет отношения к военной лексике (вопреки возможной ассоциации с «пехота»), хотя в народной этимологии иногда пытаются сблизить эти слова. На самом деле корень «пех-» здесь общеславянский, с исходным значением «толочь, пихать», и родственен словам «пест», «пихать», «пёхнуть» — так что прозвище Пехтыш могло быть чисто бытовым, без всякой связи с армией.