Фамилия Варсеев образована от имени Варсей — производной формы крестильного имени Варсонофий (в просторечии Варсоновий). Арамейское имя Варсонофий означает «великий сын Божий». Уменьшительная форма Варсей возникла по той же модели, что и, скажем, Парфен — от Парфений, или Арсей — от Арсений. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Варсеев — «сын Варсея».

Имя Варсонофий в русской традиции связано с известной исторической личностью — монахом Варсонофием, жившим в XV веке в Киеве. Он считается одним из первых паломников Руси на Святую землю. Между 1456 и 1462 годами Варсонофий совершил два путешествия в Иерусалим. Его маршрут пролегал из Киева в Константинополь, затем через острова Крит и Кипр до египетского города Думьят, откуда по Нилу он добрался до Каира. Пробыв там несколько недель, паломник продолжил путь в Иерусалим. Свой рассказ о странствиях Варсонофий озаглавил «Хожение священноинока Варсанофия ко святому граду Иерусалиму». Это сочинение долго служило на Руси источником сведений о Египте: в нём впервые описаны «златоструйный Нил», город Каир (названный «старым Мисюрем»), крокодил («лютый зверь») и финиковая пальма. Там же находится первое на Руси упоминание о пирамидах, которые автор по христианской традиции называл житницами Иосифа.

Фамилия Варсеев — редкая. В отличие от фамилий на -ин, которые образуются от основ на -а/-я, форма на -ев характерна для имён, оканчивающихся на мягкий согласный или -й. Потомок человека по имени Варсей со временем и получил фамилию Варсеев. Встречается она преимущественно в центральных и южных областях России. В Московском «Мемориале» зафиксирована Мария Митрофановна Варсеева, родившаяся в 1918 году в деревне Шмотовка Брянской области.