Фамилия Антонычев образована от имени собственного и относится к распространенному типу русских фамилий. Её основа — мужское крестильное имя Антоний (в просторечии Антон), которое в переводе с греческого означает «вступать в бой, состязаться». В фамилию легла не полная, а производная, уменьшительная форма этого имени — Антоныш. Такие «полуотчества» на -ыш (как Малышев от Малыш, Голышев от Голыш) были характерны для народной, неофициальной традиции имянаречения: Антонышем в семье или в округе могли называть ребёнка, младшего или просто любимого Антона. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Антонычев буквально значит «сын Антоныша» или «потомок Антоныша».

Интересно, что фамилия образована не от стандартной канонической формы имени, а от её разговорного варианта — это говорит о том, что предок носителя фамилии, скорее всего, был человеком из простонародья, где в быту использовали не полное, а обиходное имя. О точном месте и времени возникновения фамилии Антонычев сейчас говорить сложно, поскольку процесс формирования фамилий был длительным. Однако сама модель — отчество от уменьшительно-ласкательной формы — встречается в основном в центральных и северных русских говорах, что может указывать на возможную географию её появления. Тем не менее, фамилия Антонычев представляет собой замечательный памятник славянской письменности и культуры, сохранивший в себе живую народную речь и давно ушедшие в прошлое способы называть человека по имени.