Фамилия Пыхторев — один из тех случаев, когда корень слова сразу вызывает вопрос: что такое «пыхто́р»? В современном русском языке такого слова нет, но в диалектах и исторической лексике оно встречается. Разбирать фамилию логичнее всего через прозвище, а не через крестильное имя: Пыхто́р — это, скорее всего, человек, который пыхтит, тяжело дышит, сопит. Глагол «пыхтеть» известен всем, а суффикс -ор (как в словах «говорун», «ворчун», «сопун») образовывал названия лиц по характерному действию. Пыхтор — тот, кто постоянно пыхтит, издаёт сдавленные звуки при работе, ходьбе или от одышки.

Словообразовательная модель простая: основа Пыхт(ор) + суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Пыхторев сын). Суффикс -ев, а не -ов, стоит после мягкого согласного [р’], что стандартно для русских фамилий. Интересно, что в некоторых говорах слово «пыхтор» могло означать не только человека, но и предмет — например, самовар, который «пыхтит» при кипении, или даже небольшой паровозик. Однако прозвище человеку давали вряд ли за сходство с самоваром: скорее за манеру дышать или за тяжелую, шумную работу.

В ономастических справочниках фамилия Пыхторев не относится к числу частых. Она встречается в основном в центральных и северных регионах России — в Вологодской, Костромской, Архангельской областях. Это косвенно подтверждает диалектное происхождение: северные говоры дольше сохраняли архаичные слова и словообразовательные модели. По сословному составу носители фамилии, скорее всего, были крестьянами или ремесленниками — прозвища по физическим особенностям или поведению давали в низовых слоях общества.

Есть и менее очевидная версия: в некоторых источниках «пыхтор» связывают с глаголом «пыхать» (дышать, веять) и словом «пых» (дуновение, порыв ветра). Тогда Пыхторев — потомок человека с быстрым, порывистым дыханием или даже вспыльчивого, «горячего» нрава. Эта гипотеза слабее, так как суффикс -ор в этом значении нехарактерен для русского языка, но полностью исключать её нельзя.

Родственные фамилии — Пыхтин, Пыхтеев, Пыхов — образованы от тех же корней, но с другими суффиксами. Пыхторев стоит особняком именно благодаря редкому форманту -ор, который делает фамилию более «говорящей» и конкретной, чем, например, абстрактное Пыхов.