Фамилия Варфоломева — одна из тех, что ведут родословную напрямую от крестильного имени. Её основа — мужское имя Варфоломей, которое в православных святцах носил один из двенадцати апостолов. Имя это древнееврейского происхождения, означает «сын вспаханной земли» или «сын Толмая» (арамейское бар-Толмай). В русском быту имя прижилось, но со временем стало редким, а вот фамилии от него остались.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Варфоломева — дочь или жена человека по прозвищу Варфоломей. В крестьянской среде до отмены крепостного права фамилии часто образовывали от имени отца: если главу семьи звали Варфоломей, то его дети становились Варфоломеевыми, а дочь или вдова — Варфоломевой. Форма на -а встречается реже, чем на -ев, и обычно указывает на женскую линию, хотя в документах XIX века фамилии в женском роде фиксировали и для незамужних, и для вдов.

Интересно, что в отличие от фамилий Варфоломеев или Варфоломеевский, форма Варфоломева почти не встречается в дворянских родословных. Скорее всего, её носили крестьяне или мещане центральных губерний России. В ономастических справочниках эта фамилия не частотна, но её однокоренные варианты (Варфоломеев, Варфоломеенко) разбросаны по всей территории бывшей Российской империи — от Пскова до Сибири.

С точки зрения словообразования, фамилия проста: полное имя без уменьшительных суффиксов. Это говорит о том, что предок, скорее всего, не пользовался прозвищем вроде Варфоломка или Фоломей, а был записан официально полным именем. В быту же имя Варфоломей часто сокращали до Вахрамей, Варлам или даже Фома — отсюда и разветвление фамилий: Вахрамеев, Варламов, Фомин. Но Варфоломева сохранила самую архаичную форму.

Географически фамилия встречается в основном в списках жителей Ярославской, Костромской и Вологодской губерний — регионах, где в XVII–XVIII веках было много старообрядцев, которые часто давали детям библейские имена по святцам, не поддаваясь моде на греческие и латинские новшества. Так что предки носителей фамилии могли быть староверами или просто людьми, державшимися старой традиции.