Фамилия Барцова — женская форма, а её мужской вариант — Барцов. В основе фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Бар(е)ц, которое в старину было вполне употребительным. Оно образовано от слова «барец» или «барц» — так в некоторых русских говорах называли барса, то есть снежного леопарда. Прозвища, данные по названиям диких зверей, были распространены на Руси: они могли указывать на внешность (быстрый, ловкий, свирепый или, напротив, пятнистый, как барс) или на характер человека.

Словообразовательная модель проста: к основе Бар(е)ц добавили патронимический суффикс -ов, что значит «сын Барца», а затем — окончание -а для женского рода. Такая схема типична для русских фамилий, возникших в XVI–XVII веках в среде служилых людей, крестьян и посадских. Стоит отметить, что в некоторых источниках фамилию Барцов связывают и с польским словом «barć» (борть, дупло для пчёл), но для русского ареала версия с барсом выглядит убедительнее — она подтверждается и древнерусскими нецерковными именами вроде Барс, Барсук.

Географически фамилия Барцов (и Барцова) встречается в нескольких регионах России, но заметно чаще — на юге, в частности в Ростовской области и Краснодарском крае. Это может указывать на миграцию носителей из центральных губерний в ходе освоения южных земель в XIX веке. Встречаются также единичные случаи в Сибири, что типично для фамилий, связанных с «хищными» прозвищами: такие прозвания нередко давали первопроходцам и казакам.

По сословному составу предки Барцовых, скорее всего, были крестьянами или мещанами. Дворянских родов с такой фамилией в гербовниках не зафиксировано, что делает её «народной» — без привязки к знатному роду, но с ясной и живой этимологией.