Фамилия Вахтомовы (в мужском роде — Вахтомов) образована от крестильного имени Варфоломей. В основе лежит диалектная форма Вахтом, которая прошла долгий путь изменений: от Варфоломея к Вахромею, затем к Вахтомею и, наконец, к Вахтому. Такое сокращение — обычное дело в русской народной среде, где длинные церковные имена «обкатывали» до более удобного в быту звучания.

Имя Варфоломей пришло в русский язык из греческого. В оригинале оно означает «сын вспаханной земли» или «сын полей». Это один из апостольских имён, поэтому оно было популярно на Руси, особенно в крестьянской среде. От него произошло множество форм, которые потом стали самостоятельными фамилиями: Вахромеев, Ахромеев, Вахрушин, Бахрушин. У европейских народов то же имя превратилось в Бартоломе, Бартоломью.

Фамилия Вахтомов образована по самой распространённой русской модели — с помощью суффикса -ов. Это значит: сын Вахтома, потомок Вахтома. Модель типичная для центральных и северных регионов России, где на первое место ставили имя или прозвище отца, а не географическое название.

Точное время и место возникновения фамилии определить сложно. Процесс закрепления фамилий растянулся на несколько столетий, и в разных уголках страны он шёл по-разному. Однако можно с уверенностью сказать, что Вахтомовы — это потомки человека, которого в быту звали Вахтом, а в церковных книгах записывали полным именем Варфоломей.