Фамилия Вартоломеев (и её форма множественного числа Вартоломеевы) происходит от крестильного имени Варфоломей, одного из двенадцати апостолов. В русском языке имя быстро обросло народными, обиходными вариантами — Вартоломей, Вахрамей, Фоломей. Фамилия закрепилась именно в форме с «т»: Вартоломеев. Это не ошибка, а живой след того, как имя звучало в разговорной речи, особенно в северных и центральных губерниях России, где «ф» часто заменяли на «т» или «хв».

Значение имени Варфоломей — арамейское, а не греческое, как иногда пишут. Буквально «сын вспаханной земли» или «сын полей» (от «бар» — сын и «телом» — борозда, поле). В греческом пересказе это значение сохранилось, но к славянской почве прямого отношения не имеет — имя пришло уже готовым, через церковные святцы.

Фамилия Вартоломеев — типичная патронимическая: суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?» — сын Вартоломея). Такие фамилии в XVII–XIX веках получали в основном крестьяне и мещане, а не только знать. Утверждение, что основатель рода был «богатым и знатным», — скорее распространённый шаблон, чем исторический факт. Носителями имени Варфоломей в крестьянской среде были обычные люди, и фамилия могла возникнуть в любой прослойке.

Редкость фамилии в том, что она сохранила архаичную форму имени, почти вытесненную более поздними вариантами (Варфоломеев, Фоломеев). Встречается она в основном в старых документах по Ярославской, Костромской и Вологодской губерниям — там, где говоры дольше удерживали «т» вместо «ф». Сегодня Вартоломеевы — немногочисленный, но устойчивый род, чья фамилия — прямой и неискажённый отпечаток народного произношения апостольского имени.