Фамилия Алатырцев начинается с города, а не с имени или прозвища, что для русских фамилий редкость. В её основе — топоним Алатырь: так называется город в Чувашии (основан в 1552 году) и река, приток Суры. Модель образования простая и прозрачная: Алатырь → алатырец (житель Алатыря) → Алатырцев (потомок этого жителя). Суффикс -цев здесь работает как типовой «географический» маркер: так же образованы Казанцев, Тверитинов, Ростовцев. Буквально фамилия означает «сын алатырца», то есть выходца из Алатыря.

В старину жителей Алатыря могли называть не только «алатырцами», но и «алатырцами» с ударением на второй слог — это отражало диалектное произношение. Само название города, скорее всего, финно-угорское: от мордовского «алатырь» — камень, валун. Существует и легенда о связи с мифическим камнем Алатырь из русских былин, но она не выдерживает критики: камень в фольклоре — символ центра мира, а не реальный топоним, и притягивать его к фамилии стоит разве что как курьёз.

По сословной принадлежности Алатырцевы, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми, которые переселились из Алатырского уезда в другие регионы. Фамилия встречается в основном в Поволжье — особенно в Нижегородской, Ульяновской и Самарской областях, а также в самой Чувашии. Иногда пишут Алаторцев — от старого названия города Алатор, но вариант Алатырцев основной и более распространённый.

Сравните с однокоренными фамилиями: Алатырский (редкая, тоже от города, но суффикс -ский намекает на дворянское или служилое происхождение) и Алатырёв (от прозвища Алатырь, возможно, от названия камня или реки). Алатырцев среди них — самая «географическая» и демократичная: она прямо говорит, что предок был не просто связан с местом, а жил в нём.