Фамилия Дворянцева образована от прозвища Дворянец, которое давали не столько по реальной сословной принадлежности, сколько по поведению или внешнему виду. В основе лежит слово «дворянин» — «знатный гражданин на службе при государе, чиновник при дворе». Однако в народной среде прозвище Дворянец часто закреплялось за крестьянином или посадским человеком, который одевался по-барски, держался важно или подражал высшему сословию, а не за тем, кто действительно принадлежал к жалованному, высшему сословию. Таким образом, потомок человека с таким прозвищем со временем получил фамилию Дворянцева, и она не обязательно указывает на благородные корни рода.

Модель образования фамилии нестандартна. Суффикс -ец (в основе Дворянец) характерен для прозвищ, обозначающих человека по характерному признаку: «дворянин» → Дворянец (уменьшительное или ироничное). Затем к основе Дворянц- добавился патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность: «чей?» — Дворянцева. Обычно в русских фамилиях используется суффикс -ов/-ев после твёрдых согласных, но здесь смягчение основы (Дворянц-) дало именно форму -ев. Этот вариант встречается реже, чем Дворянцев, что делает написание Дворянцева более редким и локальным.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным регионам России, где прозвища с суффиксом -ец были особенно распространены. В документах XVII–XVIII веков можно встретить крестьян и посадских людей с прозвищем Дворянец — это лишний раз подтверждает, что фамилия не гарантирует дворянского происхождения, а скорее отражает бытовую иронию или внешнюю черту предка.