Фамилия Терентьеев — редкий случай, когда двойной суффикс «-еев» выдает нестандартную модель образования. Обычно фамилии на «-ев» образуются от имен или прозвищ, оканчивающихся на «-ей» (Андрей → Андреев, Тимофей → Тимофеев). Но здесь основа — Терентий, которое в родительном падеже дает «Терентия», а не «Терентея». Поэтому логичнее была бы фамилия Терентьев — самая распространенная форма от этого имени.

Двойное «е» в суффиксе (Терентьеев вместо Терентьев) — это либо поздняя канцелярская ошибка при записи, либо сознательное удвоение для отличия от однофамильцев. В русской ономастике известны случаи, когда фамилию намеренно искажали, чтобы сохранить ударение или избежать путаницы в многолюдных селах. Иногда так закреплялось написание в документах XIX века, когда писарь записывал крестьянина на слух: «Терентьев» и «Терентьеев» звучали почти одинаково.

Основа фамилии — каноническое крестильное имя Терентий (от латинского Terentius, родовое имя в Древнем Риме, возможно, связанное с глаголом «тереть» или с названием местности). В святцы имя попало благодаря раннехристианским мученикам. В России оно было популярно в крестьянской и мещанской среде, особенно в центральных и северных губерниях.

Географически фамилия Терентьеев встречается редко, в основном в архивах Вологодской и Архангельской областей, а также в Сибири, куда переселенцы уходили в XVII–XIX веках. Второе «е» в суффиксе могло сохраниться именно в тех регионах, где письменная фиксация была менее строгой.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями: Терентьев — основная и самая частая, Терентьевых — вариант с суффиксом принадлежности к роду (типичен для севера), а Терентьеев — самая редкая, почти штучная форма. Носители такой фамилии — потомки, вероятно, одного человека, чью запись в метрической книге или ревизской сказке исказили или намеренно изменили.

Никаких известных исторических деятелей с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её локальный и поздний характер.