L'ensemble des noms Bartolomei, Bartoli, Bartali, Bortoli, Bortolomèi, Vartolo et les variantes apparentées ont une origine commune dans le prénom Bartolomeo, largement répandu en Italie depuis le Moyen Âge. Selon E. De Felice, ce prénom se consolida entre les Xe et XIe siècles, surtout par influence byzantine, et dérive du latin Bartholomaeus, lui-même adaptation du grec Bartholomâios, issu de l'araméen Barthalmay. Son sens originel est « fils de Tolmaï », bar signifiant « fils de » et Thalmay étant un nom propre. Il souligne en outre sa forte présence dans la tradition chrétienne comme nom de l'un des apôtres, identifié dans l'Évangile de saint Jean à Nathanaël.

Du point de vue de sa diffusion, E. De Felice signale qu'il s'agit d'un nom panitalien, avec des variations régionales bien définies : Bartolomei est plus fréquent dans le Nord, Bortoli et Bortolomèi dans l'aire vénéto-émilienne, Bartali en Toscane, Bartoli largement réparti mais avec une plus forte présence en Toscane et en Émilie, et Vartolo en Calabre. Il mentionne aussi des variantes à suffixes slaves en -ich ou -ic propres à la Vénétie Julienne. Ces différences reflètent des adaptations phonétiques et morphologiques selon les aires dialectales.

Pour sa part, E. Rossoni confirme que ces noms dérivent directement ou à travers des formes affectives du prénom Bartolomeo, d'origine hébraïco-araméenne. Il ajoute que Bar Talmay peut s'interpréter comme « fils de Ptolémée » ou « fils du laboureur », et dans certains cas aussi comme « fils de celui qui vainc », en envisageant une association possible avec le grec Ptolemaios. Dans l'ensemble, les deux interprétations s'accordent à signaler une origine anthroponymique très ancienne, de racine biblique, qui donna lieu à une vaste et diverse famille de noms dans toute l'Italie.