Фамилия Астраханцева — одна из тех, что не оставляет сомнений в своём происхождении. Её основа — прозвище Астраханец, которое прямо указывало на прежнее место жительства предка: город Астрахань. Такие «географические» фамилии были распространены на Руси: если человек переселялся в другую местность, его часто называли по тому городу или краю, откуда он пришёл. Со временем это прозвище закрепилось за потомками как фамилия.

Сама Астрахань — древний город в устье Волги, первое упоминание о котором относится к XIII веку. Этимология топонима до сих пор неясна, несмотря на множество старинных форм названия, сохранившихся в средневековой письменности: Аттаракань, Адъяж-Тархань, Хадши-Тархань, Хазитархань, Зитархань, Цытрыкань. В Каталонском атласе 1375 года этот город назван как Agitarcam. Возможно, название происходит из иранских языков, но не исключены и переосмысления по сходству с тюркскими словами: «хаджи» — мусульманин, совершивший паломничество в Мекку, и «тархан» — свободный от феодальных повинностей. Есть также версия, что название связано с тем кругом топонимов, в котором возникли Тьмутаракань на Тамани и Шарукань в бассейне Дона. Предание относит появление названия «Астрахань» к более позднему времени: хан Золотой Орды якобы подарил некоему Аши земли в низовьях Волги.

Фамилия Астраханцева образована по типичной русской модели: к основе «Астраханец» добавился суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкой основы). Суффикс -ев указывает на принадлежность: «чей?» — Астраханцев, то есть сын или потомок Астраханца. Окончание -а в фамилии Астраханцева — женская форма, то есть так фамилия выглядит в отношении женщины. В мужском варианте она пишется как Астраханцев.

Таким образом, предок носителей этой фамилии был выходцем из Астрахани или её окрестностей. В какой-то момент он оказался в другом регионе, и местные жители, чтобы отличать его от других, стали называть его Астраханцем. Прозвище закрепилось, и его дети и внуки уже носили фамилию Астраханцевы.