Фамилия Трайчев образована от имени Трайче — болгарской или македонской уменьшительной формы от имени Траян. Имя Траян восходит к латинскому Traianus: так звали римского императора Марка Ульпия Траяна, правившего на рубеже I–II веков. В балканской народной традиции имя Траян стало нарицательным и даже мифологическим — в южнославянском фольклоре существует царь Траян, персонаж с чертами языческого божества. Уменьшительный суффикс -че (как в именах Ванче, Горанче) характерен для болгарского и македонского имясловия, а фамильный суффикс -ев указывает на принадлежность («сын Трайче» или «из рода Трайче»).

Географически фамилия Трайчев тяготеет к Болгарии, особенно к юго-западным и центральным областям, а также к республике Северная Македония. В России и Украине носители фамилии — почти всегда потомки переселенцев из этих регионов, чаще всего конца XIX — начала XX века, когда болгары и македонцы мигрировали в Российскую империю в поисках работы или после балканских войн. Встречаются и случаи русификации написания: вместо Трайчев могли писать Трайчевъ (с твёрдым знаком) или Трайчеев, но основной вариант устойчив.

Словообразовательная модель проста: основа Трайч- + патронимический суффикс -ев. Это типичная «сыновья» фамилия, как Иванов, Петров, но с нестандартным корнем. Поскольку имя Траян в славянской среде стало редким уже к XIX веку, фамилия Трайчев не получила массового распространения. В Болгарии она встречается чаще, чем где-либо, но и там не входит в число самых частотных.

Если говорить о социальном контексте: носители фамилии Трайчев в XIX веке — преимущественно крестьяне и ремесленники из сельских общин. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что логично для патронимической модели, типичной для простонародья. В современной Болгарии фамилия сохраняется, но новых образований от имени Траян уже не возникает — имя почти вышло из обихода, и фамилия воспринимается как архаичная, но узнаваемая.