Фамилия Вахроев — редкий пример того, как личное имя, давно вышедшее из обихода, продолжает жить в фамильном прозвище. В основе лежит крестильное имя Варфоломей (от арамейского «сын вспаханной земли, сын Толмая»), которое в народной речи сокращали и переделывали до неузнаваемости. Одна из таких обиходных форм — Вахрамей, а от неё, с утратой конечного слога, возникло короткое Вахра или Вахро. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Вахроев буквально означает «сын Вахрая» или «потомок Вахро».

Другие версии менее убедительны. Можно предположить связь с диалектным глаголом «вахрить» — небрежно работать, кое-как, но такое прозвище давали бы нерадивому человеку, а фамилии от подобных основ обычно образуются с суффиксом -ин (Вахрин). Форма на -ев твёрже указывает на происхождение от личного имени, а не от глагола. Также не стоит путать Вахроева с Вахрушевым — это параллельные варианты от того же Варфоломея, но с разными суффиксами: -ушев от Вахруша, -оев от Вахро.

Географически фамилия встречается разрозненно, без ярко выраженного гнезда. Чаще всего её фиксируют в Поволжье и на юге России — в регионах, где формы имени Варфоломей были особенно популярны в XVI–XVII веках. Вахроевы могли быть как крестьянами, так и посадскими людьми: фамилия не несёт сословной окраски, её носители не относились к дворянству. В дореволюционных метрических книгах эта фамилия попадается редко, что подтверждает её сравнительную малочисленность.

С точки зрения словообразования интересен сам суффикс -оев. Он характерен для фамилий, образованных от основ на -о (Вахро, Дурново, Хитрово), но в отличие от них Вахроев склоняется по обычной парадигме. Это указывает на то, что основа Вахро воспринималась как полноценное мужское имя, а не как застывшая форма среднего рода. Фамилия сохранила архаичную народную огласовку церковного имени, что делает её ценным свидетельством живой речи прошлого.