Фамилия Болгарцева образована от прозвища Болгарец. Его давали не только человеку с болгарскими корнями, но и тому, кто долго жил в Болгарии или торговал с ней. В русских говорах прозвище по национальности часто закреплялось за единственным в округе выходцем из чужих земель — и фамилия становилась его главным отличительным признаком.

Модель образования нестандартна. Фамилия построена по схеме «основа на -ец + суффикс -ев», характерной для прозвищ, которые перешли в фамилии без типичного русского окончания -ов/-ев. Суффикс -цев в фамилии Болгарцева — результат стяжения: корень Болгар- + суффикс -ец + фамильный суффикс -ев. В бытовой речи конечный звук «ц» смягчался, и форма Болгарцев закрепилась как более удобная для произношения, чем исходная Болгарецев.

Исторический контекст прозвища связан с этнической пестротой Древней Руси. Болгария, о которой идёт речь, — государство в Юго-Восточной Европе, в восточной части Балканского полуострова. Однако прозвище могло относиться и к волжским булгарам — тюркоязычному народу, создавшему Волжскую Булгарию. В русских летописях их тоже называли болгарами, и контакты с ними были активнее, чем с балканскими: торговля по Волге, военные походы, переселения. Поэтому часть носителей фамилии Болгарцева может вести род от выходцев не с Балкан, а с берегов Волги и Камы.

Самое древнее население современной территории Болгарии — фракийцы, индоевропейские племена, жившие там с I тысячелетия до нашей эры. К I веку до нашей эры фракийские земли вошли в состав Римской империи и были поделены между провинциями Фракия и Мёзия. На побережье возникли греческие колонии, от которых фракийцы переняли греческий язык. После распада Римской империи в 395 году обе провинции перешли в Восточную Римскую империю. С VII века в результате Великого переселения народов на Балканском полуострове начали селиться южные славяне, постепенно ассимилировавшие остатки фракийцев. Первым государством болгар, о котором сохранились точные сведения, была Великая Болгария, объединявшая племена протоболгар и просуществовавшая в причерноморских и азовских степях всего несколько десятилетий. Столицей был город Фанагория, основателем и правителем — хан Кубрат. Подданными государства являлись разные племена тюркоязычных древних болгар.

Фамилия Болгарцева встречается в основном в южных и центральных областях России, что косвенно указывает на зону контактов славян с тюркскими и балканскими народами. В документах XVI–XVII веков прозвище Болгарец фиксируется среди служилых людей и крестьян — это не была фамилия какого-то одного сословия.