Фамилия Вахреева — женская форма фамилии Вахреев, которая образована от мужского имени или прозвища Вахрей. В основе лежит крестильное имя Варфоломей, которое в народной русской традиции дало множество сокращённых и обиходных форм: Вахрамей, Вахруш, Вахра, Вахрей. Суффикс -еев указывает на принадлежность: Вахреев буквально значит «сын Вахрея». Это типичная отчествообразующая модель, самая распространённая в русских фамилиях.

Имя Варфоломей имеет арамейское происхождение и означает «сын вспаханной земли» или «сын Толомея» (Птолемея). В русском быту оно встречалось нечасто, но его народные варианты — Вахрамей, Вахрушка — были в ходу в северных и центральных губерниях, особенно среди крестьян и посадских людей. Поэтому носители фамилии Вахреев, скорее всего, происходят из простонародной среды: крестьян, ремесленников или мелких служилых людей.

Фамилия редкая, не массовая. Её география тяготеет к регионам, где имя Варфоломей бытовало в форме Вахрей: это прежде всего северо-восток Европейской России — Вологодская, Архангельская, Вятская губернии. Встречается и в Поволжье, но значительно реже.

Ошибочно связывать фамилию с глаголом «вахлять» (работать плохо) или существительным «вахлак» (неуклюжий человек) — это разные корни. Вахрей — именно народная форма канонического имени, и фамилия несёт память о предке, которого в обиходе звали Вахрей, то есть Варфоломей.