Фамилия Водогреев — один из тех редких случаев, когда основа прозвища говорит сама за себя, но при этом таит неожиданный профессиональный подтекст. Вопреки первому впечатлению, «водогрей» — это не просто человек, который греет воду. В русских говорах, особенно на юге и в центральных областях, водогреем называли не домашнего работника, а ремесленника, который изготавливал медную посуду — самовары, чайники, котлы для нагрева воды. Это был мастер по лужению и пайке, своего рода предок современных жестянщиков и медников. Прозвище прикрепилось к человеку по роду занятий: «чей? — Водогреев», то есть сын или потомок водогрея.

Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа прозвища оканчивалась на мягкий или шипящий согласный: Водогрей → Водогреев. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ на -ей. Встречаются и однокоренные варианты: Водогреевский (более поздняя, «дворянская» переделка), Водогрейкин (с уменьшительным суффиксом) или просто Водогрей. Последний мог остаться в виде прозвища без фамильного оформления, но в качестве фамилии он крайне редок.

Фамилия не относится к числу распространённых и имеет чёткую географическую привязку. Водогреевы чаще всего встречаются в старых документах по Курской, Орловской и Тамбовской губерниям — регионах, где самоварное производство и медный промысел были развиты особенно сильно. В XIX веке в Курской губернии, например, существовали целые слободы медников, и фамилия Водогреев могла указывать на принадлежность к этой профессиональной касте. Второй, менее вероятный, но возможный вариант происхождения — от топонима: речка или овраг с названием Водогрей (такие встречаются в бассейне Дона), но тогда фамилия скорее имела бы форму Водогрейский.

Спорных версий у фамилии немного. Иногда её пытаются связать с «водогреем» как с человеком, который топил баню или готовил горячую воду для барских нужд. Однако это бытовое значение было вторичным и не давало устойчивого прозвища для целого рода. Мастеровой-ремесленник — объяснение и более точное, и более согласующееся с историей промыслов в Черноземье. В словаре русских фамилий Б. Унбегауна «водогрей» прямо отнесён к названиям ремесленников по обработке металла, что снимает большинство вопросов.