Фамилия Былинцев образована от прозвища или нецерковного имени Былинец. Основа здесь — слово «былина», но не в современном значении «народная эпическая песня». В древнерусских говорах «былина» означала «быль», «то, что было», «правдивый рассказ». Соответственно, Былинцем могли назвать человека, который рассказывал о событиях, свидетелем которых был, или того, кто славился правдивостью и точностью в пересказе. Есть и другая, менее вероятная версия: в некоторых диалектах «былина» — это «былинка», «травинка», и прозвище могло относиться к сухощавому, высокому человеку, но семантика «были» как правды выглядит убедительнее.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ев присоединялся к основе на мягкий согласный или -ц. Былинец → Былинцев, то есть «сын Былинца» или «из рода Былинца». Суффикс -ец в прозвищах часто указывал на носителя признака или занятия, как в словах «купец», «ловец». По той же модели возникли фамилии Певцов (от певец), Стрельцов (от стрелец), Торговцев (от торговец). Былинцев стоит в одном ряду с ними, только основа уходит в устную народную традицию, а не в профессию.

Географически фамилия редкая, но встречается в центральных и южных областях России, особенно в Курской, Белгородской и Воронежской областях. В этих местах диалектное слово «былина» в значении «правда» было в ходу, и прозвище могло закрепиться именно там. В документах XVII–XVIII веков Былинцы не фигурируют как известный род, и фамилия не принадлежала дворянству — это крестьянская или посадская фамилия, возникшая естественным путём.

Ударение в фамилии — на первый слог: Былинцев. Встречается вариант Былинцов, но он ошибочный: суффикс -ев требует ударения на основу, а не на окончание. Корень «был-» роднит фамилию с однокоренными Былинин, Былинкин, Быльев, но Былинцев стоит особняком из-за суффикса -ец, который придаёт прозвищный оттенок.