Фамилия Антонцев — одна из тех, что прямо указывает на имя предка. Её основа — Антонец, уменьшительная форма крестильного имени Антоний (в быту чаще Антон). Само имя восходит к греческому anteo — «вступать в бой, состязаться». Так что носитель фамилии — потомок человека, которого в кругу близких звали Антонец.

Суффикс -ев (а не более частый -ов) появляется здесь по фонетическому правилу: после мягкого согласного «ц» в основе пишется -ев, а не -ов. Модель образования простая и типичная для русских фамилий: к прозвищу или имени отца (Антонец) добавили притяжательный суффикс, и получилось «чей?» — Антонцев, то есть «сын Антонца».

География фамилии разбросана по разным областям, что говорит о её независимом возникновении в нескольких местах. В Книге памяти Смоленской области записан Антонцев Андрей Игнатьевич, родившийся в 1892 году в селе Густомос (Льговский район). В Рязанской области отмечен Антонцев Григорий Иванович, 1882 года рождения, из Шиловского района. На юге, в станице Воровсколесской Ставропольского края, жил Антонцев Михаил Варфоломеевич (1894 года рождения). Эти записи показывают, что фамилия бытовала и в центральной России, и на казачьих территориях.

Интересно, что форма Антонец как самостоятельное имя или прозвище встречалась в русских говорах и документах XVII–XVIII веков. В отличие от фамилий на -ин (Антонин), Антонцев сохраняет именно «уменьшительный» оттенок: предка звали не просто Антон, а Антонец — возможно, младшего в семье или того, кого выделяли ласковым обращением.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Антонов, Антонихин, Антошин, — то Антонцев стоит особняком из-за редкости суффиксальной модели. Массовый приток фамилий на -ов/-ев пришёлся на XVI–XVII века, и Антонцев, скорее всего, оформился именно в этот период, когда отчество от прозвища Антонец закрепилось за потомками.