Фамилия Федотычева — женская форма от Федотычев, а та, в свою очередь, образована от имени Федотыч. Здесь интересна не столько основа (она прозрачна), сколько редкая словообразовательная модель. Обычно отчества в русских фамилиях застывали в форме притяжательного прилагательного с суффиксом -ов или -ин: Федотов, Федин. Федотычев же построен по модели «имя + -ич + -ев». Суффикс -ич (в основе «Федотыч») указывает на отчество, а -ев — на принадлежность: буквально «сын Федотыча». Такие фамилии — не редкость, но встречаются реже, чем простые патронимы на -ов.

Основа имени — Федот, народная форма церковного имени Феодот (греч. Theodotos — «данный богами»). В русском быту имя было распространённым, особенно в крестьянской и мещанской среде, что подтверждается множеством производных фамилий: Федотов, Федоткин, Федотчев, Федотихин. Федотычев стоит в этом ряду особняком: он фиксирует не просто имя отца, а его отчество, то есть деда. Носитель фамилии — потомок человека, которого в обиходе звали Федотыч (по отцу), а не просто Федот.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным губерниям России. В переписных книгах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с такой фамилией, например в Вятской и Костромской губерниях. Сословно — почти исключительно крестьянская среда: фамилии на -ичев (как Кузьмичев, Петричев) редко встречались у дворян, которые предпочитали формы на -ов или -ский.

В написании возможна вариативность: в старых документах встречается Федотычева (с буквой «ѣ» на месте «е»), а также Федотичева — под влиянием акающих говоров. Однако исходная форма с «ы» (Федотыч) указывает на твёрдое произношение, свойственное севернорусским диалектам.