Фамилия Чернильцева — один из тех редких случаев, когда прозвище, лёгшее в основу, сохранилось почти без изменений, хотя и обросло суффиксами. В отличие от большинства «профессиональных» фамилий, где за основу брали название должности или ремесла (Столяров, Кузнецов), здесь в корне лежит не человек, а предмет — чернильница. Но не спешите думать, что предок был канцеляристом или писарем. Скорее всего, прозвище Чернильница дали человеку с тёмными, чернильного цвета волосами или смуглой кожей. В русских говорах «чернильником» называли не только сосуд для чернил, но и чернокожего человека, а также птицу с тёмным оперением. Вторая, более прозаичная версия: прозвище мог получить торговец чернилами или владелец лавки писчебумажных принадлежностей, но это менее вероятно — такие занятия были слишком узкими для устойчивого уличного прозвища.

Фамилия образована по стандартной модели: от прозвища Чернильница через притяжательное прилагательное «Чернильницын» (чей? — Чернильницын сын) с последующим стяжением в Чернильцев. Суффикс -ев (а не -ов) указывает на основу, оканчивающуюся на мягкий согласный или шипящий. Форма Чернильцева — женский вариант или родительный падеж, который в русской традиции стал фамилией для женщин, а в некоторых регионах — общей формой для всей семьи (так называемые «матронимы» или «фамилии-прозябания»).

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным областям России, где прозвища по цвету кожи и волос были особенно распространены. Встречаются и однокоренные варианты: Чернильников, Чернильцин, Чернильщиков. Последний, кстати, мог принадлежать человеку, который изготовлял чернила — «чернильщику». Но в случае с Чернильцевой очевидна связь именно с «чернильницей» как предметом или внешним признаком.

Социальный состав носителей фамилии — в основном крестьяне и мещане. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что логично: прозвище слишком бытовое и даже снисходительное для аристократического герба. В документах XIX века Чернильцевы чаще всего значатся как государственные крестьяне или купцы третьей гильдии — люди, чьи занятия редко выходили за пределы родного уезда.