Фамилия Пихтелев произошла от прозвища Пихтель. В саратовских говорах так называли большой пест — инструмент для толчения, растирки или дробления чего-либо в ступе. Слово «пихтель» родственно глаголу «пихать»: пест в ступе словно пихает, толкает зерно. Это не единственная фамилия, построенная по такой модели: от названий орудий труда и домашней утвари нередко образовывались прозвища, а затем и фамилии.

Прозвище Пихтель относилось к числу «профессиональных» именований. Так могли назвать того, кто толок зерно в ступе, — работа эта была повседневной и тяжёлой. В старину пест и ступа были одними из самых необходимых предметов крестьянского обихода, поэтому сохранилось множество пословиц и поговорок: «Этакой пест, да и тот хлеб ест!», «Замешался, как пест в ложках», «Попал в люди, как пест в ложки», «Свинья не боится креста, а боится песта», «Пест, знай свою ступу!».

Прозвище Пихтель закрепилось за человеком как наиболее употребительное именование, а со временем легло в основу фамилии. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Пихтелев — сын Пихтеля. Форма с -ев, а не с более распространённым -ов, объясняется мягкой основой: конечный звук [л'] в слове «Пихтель» требовал именно такого оформления. По той же модели возникли фамилии Унтелев, Кобель, Козель.

Стоит оговориться: не исключено, что в отдельных случаях прозвище Пихтель давали не по роду занятий, а по характеру — например, настойчивому или грубоватому человеку, который, как пест, «пихался» в чужие дела. Но версия с ремеслом выглядит правдоподобнее: прозвища по инструментам в крестьянской среде встречались часто и почти всегда указывали на конкретную работу.

Фамилия Пихтелев — замечательный памятник славянской культуры, однако процесс формирования каждой отдельной фамилии мог быть длительным и не всегда имел привязку только к одной местности. Окончательно говорить о точном времени и месте происхождения фамилии можно лишь на основании серьёзных генеалогических исследований.