Фамилия Чудновцева — женская форма фамилии Чудновцев, и в её основе лежит не имя и не прозвище, а географическое название. Это типичный случай, когда фамилию образовали не от личного качества предка, а от места, откуда он был родом или где жил. Модель проста: к названию города или местечка добавляли суффикс -ец (житель такой-то местности), а затем — стандартный патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность: «сын чудновца».

Корень фамилии — топоним Чуднов. Это старинный город в Житомирской области Украины (ныне посёлок городского типа). Впервые Чуднов упоминается в летописях под 1416 годом, хотя поселение существовало и раньше. Название города, скорее всего, восходит к личному имени Чуд (сокращённая форма от Чудеслав или подобных) или к древнерусскому слову «чудо». В любом случае, Чудновец — это житель Чуднова.

Таким образом, родоначальник Чудновцевых — человек, который переселился из Чуднова в другую местность. В XVI–XVII веках, когда на южных и западных рубежах Русского государства активно формировалось служилое сословие, выходцы из польско-литовских земель (а Чуднов входил в состав Речи Посполитой) нередко попадали в списки «литвинов» и «поляков» на московской службе. Фамилия Чудновцев могла закрепиться за потомками такого переселенца, который назвал себя по месту прежнего жительства.

С точки зрения словообразования фамилия относительно редкая. Суффикс -ец в сочетании с -ов образует оттопонимическую модель, характерную для восточнославянских фамилий, но не самую частую. Сравните: Торопец — Торопцев, Ржев — Ржевцев, Звенигород — Звенигородцев. Чудновцев стоит в том же ряду. Важно, что в самой фамилии нет суффикса -ск-, который обычно указывает на дворянское или шляхетское происхождение. Чудновцевы, скорее всего, происходили из посадских людей, казаков или крестьян, а не из знати.

Встречается фамилия в основном в центральных и южных областях России, а также на Украине. В дореволюционных документах можно найти варианты написания: Чудновцов, Чудновцевъ. Ударение, как правило, падает на второй слог: Чудно́вцев.