Фамилия Вергилев — редкий случай, когда за основу взято имя или прозвище, образованное от античного имени собственного. В основе лежит имя Вергилий (лат. Vergilius) — в русской традиции оно закрепилось за знаменитым римским поэтом, автором «Энеиды». Фамилия образована по стандартной модели: к основе Вергил- добавили суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного). Таким образом, Вергилев — буквально «сын (или потомок) Вергилия».

Сразу оговоримся: прямая связь с древнеримским поэтом маловероятна. В крестьянской или мещанской среде имя Вергилий могло появиться как редкое календарное имя (в святцах оно встречается, хотя и нечасто), либо как семинарское — в духовных училищах XVIII–XIX веков ученикам нередко давали «античные» фамилии в честь классических авторов. Так будущий священник или дьячок мог получить фамилию Вергилев по месту учёбы или по решению наставника. Эта версия выглядит правдоподобнее: семинарские фамилии на -ский (Вергилиевский) встречаются чаще, но вариант на -ев тоже возможен, особенно если фамилию давали не по латинской, а по русифицированной форме имени.

Другой путь — прозвище. Если человека в деревне дразнили Вергилием (например, за любовь к книгам, высокопарную речь или просто за необычное имя), то его дети автоматически становились Вергилевыми. Суффикс -ев указывает на патронимическое происхождение: фамилия закрепилась за потомками, а не за самим носителем прозвища.

Географически фамилия редкая. В современных базах данных Вергилевы встречаются точечно — в основном в центральной России и на юге, что косвенно подтверждает семинарскую версию: духовные училища были распространены в европейской части страны. Никаких массовых переселений или дворянских родов с этой фамилией не зафиксировано.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Вергилиев, Вергилиевский, Вергильев) показывает, что форма Вергилев — самая простая и «обрусевшая», без лишних суффиксов. Это говорит о том, что носители фамилии, скорее всего, принадлежали к непривилегированным сословиям: крестьянам, мещанам или низшему духовенству, где фамилии не усложняли искусственно.