Фамилия Чугуйцева — женская форма, мужской вариант — Чугуйцев. В основе, скорее всего, лежит прозвище или нецерковное имя Чугуй, которое, в свою очередь, восходит к глаголу «чугунить» — в северных и сибирских говорах это означало «гнуть, мять, комкать». Так могли прозвать человека, который мял лён или кожу, либо в переносном смысле — того, кто «гнул свою линию», упрямца. В словаре Даля зафиксировано слово «чугуй» как «гнутый, согнутый», что подтверждает связь с физическим действием.

Модель образования типична для русских фамилий: к основе на -й добавляется патронимический суффикс -ев (Чугуй → Чугуев → Чугуйцев). Форма Чугуйцев, а не Чугуев, встречается реже и указывает на то, что фамилия могла закрепиться не от прямого отчества, а от прозвища с дополнительным суффиксом -ец, характерным для некоторых регионов (например, для Поволжья и юга России). Впрочем, есть и другая версия: основа «чуг» — от тюркского «чуга» (вид одежды, халат). Тогда Чугуй — человек, носивший такую одежду или торговавший ею. Но это менее вероятно: звучание фамилии и её словообразовательные параллели (ср. Гнуйцев, Мнуйцев) говорят в пользу славянского корня.

Географически фамилия редкая, сконцентрирована в центральных и южных областях России, встречается на Дону и в бывших казачьих землях, что косвенно подтверждает её прозвищное, а не календарное происхождение. В дореволюционных источниках Чугуйцевы — чаще крестьяне или мещане, без привязки к дворянству. Ударение устойчиво падает на второй слог: Чугу́йцева.