Фамилия Варфаламеевы — это один из тех случаев, когда народная речь перекроила книжное имя, сделав его более удобным для повседневного произношения. В основе лежит каноническое имя Варфоломей, которое пришло на Русь вместе с христианством. Исходный вариант фамилии — Варфоломеев — со временем в некоторых семьях превратился в Варфаламеев (или Варфаламеев). Такая замена «о» на «а» во втором слоге — не ошибка, а живой процесс адаптации: язык стремится к простоте, и безударный звук постепенно сдвинулся в сторону «а».

Само имя Варфоломей имеет древнееврейские корни и означает «сын вспаханной земли» или «сын борозды». В христианской традиции его носил апостол Варфоломей — один из двенадцати ближайших учеников Христа. Дни его церковной памяти приходятся на 24 июня, 13 июля и 7 сентября. Именно благодаря почитанию этого святого имя было широко распространено на Руси, особенно в крестьянской и духовной среде.

Суффикс «-ев» в фамилии указывает на принадлежность: Варфаламеев — это буквально «сын Варфоломея». Такая модель образования — самая массовая в русской ономастике, но здесь её интересно обыгрывает редкая огласовка. Если фамилия Варфоломеев встречается часто, то вариант через «а» — Варфаламеев — значительно реже. Он мог закрепиться в конкретной местности или в отдельном роду, где произношение имени устоялось именно в такой форме.

Говорить о точном времени и месте возникновения фамилии сложно: процесс закрепления фамилий шёл несколько столетий, и устные формы нередко опережали письменные. Однако можно с уверенностью сказать, что носители фамилии Варфаламеевы — потомки человека, которого в быту звали Варфаламеем (разговорный вариант Варфоломея). Их предки могли быть крестьянами, посадскими людьми или священнослужителями — имя Варфоломей было одинаково употребительно в разных сословиях.