Фамилия Вертелев — хороший пример того, как прозвище, данное человеку за характер или поведение, стало родовым именем. В её основе лежит глагол «вертеть», а сама фамилия образована по простой и распространённой модели: от прозвища Вертель через суффикс -ев, который указывает на принадлежность («чей?» — сын Вертеля). Суффикс -ев, а не -ов, стоит после мягкого согласного (ль), что типично для русского словообразования.

Прозвище Вертель на Руси давали непоседе, человеку неугомонному, который постоянно находился в движении, «вертелся» на месте или в делах. Однако у этого корня есть и вторая, более конкретная сторона. В южных и западных говорах «вертель» — это не только человек, но и инструмент: приспособление для верчения, например, вертел для жарки мяса. В этом случае прозвище могло закрепиться за поваром или тем, кто изготавливал такие вертела. Встречается и диалектное значение «вертель» — человек, который ловко уворачивается от работы или от ответа, то есть изворотливый. Какая из этих версий верна для конкретного предка, теперь не установить, но все они сводятся к одному смысловому гнезду — движению, вращению, ловкости.

С точки зрения географии фамилия Вертелев не относится к массовым. Она встречается разрозненно, но чаще фиксируется в областях, где были сильны южнорусские говоры, — в бывшей Курской, Воронежской, Тамбовской губерниях. Там слово «вертель» в значении «непоседа» было особенно употребительно. Встречаются и однокоренные фамилии: Вертелов, Вертильщиков, Вертунов, но Вертелев стоит особняком из-за своей компактной формы без лишних суффиксов.

Интересно, что фамилия могла возникнуть и от мирского имени, данного в охранительных целях: считалось, что если назвать ребёнка Вертелем (в значении «непоседа»), то злые духи не позарятся на такого беспокойного, и он вырастет спокойным. Прямых документальных подтверждений этой народной этимологии нет, но она логично вписывается в традицию дохристианских имён-оберегов. В любом случае, Вертелевы — потомки человека, которого окружающие запомнили по его подвижности, ловкости или ремеслу, связанному с вращением.