Фамилия Быльцов — яркий пример того, как в русской ономастике прозвище, связанное с речью и характером, превратилось в устойчивое родовое имя. Её основа — слово «былец» или «быльцо», которое в диалектах имело несколько значений. Самое прямое и распространённое: «былец» — это человек, который рассказывает бывальщины, небылицы, то есть балагур, сказочник или даже хвастун. В некоторых говорах так называли опытного, бывалого человека, много повидавшего на веку. Корень здесь — «быль» (то, что было), и суффикс -ец указывает на носителя признака.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: прозвище Былец (или Быльцо) легло в основу, а патронимический суффикс -ов добавил значение «сын Быльца» или «из семьи Быльцовых». Форма Быльцов, а не Быльцев, говорит о том, что в основе лежала мягкая основа (Быльц-), что характерно для северных и центральных русских говоров. Если бы прозвище звучало как Былец, фамилия была бы Быльцев, но здесь мы видим именно вариант с «ь» — «Быльцо» как ласкательная или уменьшительная форма.

Географически фамилия тяготеет к северо-западным и центральным регионам России. В переписных книгах XVII–XVIII веков можно встретить крестьян и посадских людей с таким прозвищем в Новгородской, Псковской и Тверской губерниях. Быльцами нередко называли не только говорливых людей, но и тех, кто вёл записи или хранил память о событиях — этакий деревенский летописец. В отличие от фамилии Быков, которая имеет «животное» происхождение, или Былинкин (от «былина»), Быльцов стоит особняком: его корень — не эпический жанр, а конкретный человеческий типаж.

Споров по этимологии почти нет. Альтернативная версия, связывающая фамилию с топонимом Быльцы (деревни с таким названием есть, например, в Псковской области), маловероятна: деревни обычно называют по фамилии первопоселенцев, а не наоборот. Вероятнее всего, первый носитель фамилии был известен в округе как удалый рассказчик, и это прозвище закрепилось за его потомками.