Фамилия Филонцева — женская форма мужской фамилии Филонцев, которая образована от имени Филон. В основе лежит каноническое имя Филимон (в переводе с греческого — «любящий, целующий»), которое в народной речи сократили до Филон. Такое усечение — частое явление в русской антропонимии: так же появились, например, Мирон от Мироний или Сидор от Исидор. К имени Филон добавили типичный для русского севера и ряда центральных областей суффикс -ец, который в фамилиях указывал на принадлежность к роду или месту («сын Филона» или «выходец из Филонова»). Затем присоединили стандартный патронимический суффикс -ов, и получилась форма Филонцев — «Филонов сын» или «потомок Филона».

Стоит отметить, что в некоторых говорах слово «филон» могло означать ленивого, бездельника (от глагола «филонить»). Однако в фамилиях такая основа встречается реже, чем производная от крестильного имени, и обычно её можно отличить по контексту: если бы прозвище было образовано от глагола, скорее появилась бы форма Филонов (без суффикса -ец). Наличие же суффикса -ец скорее указывает на именную основу, поэтому версия с именем Филимон (Филон) считается основной.

Географически фамилия Филонцев (и её женская форма Филонцева) тяготеет к южнорусским и поволжским областям, реже встречается на Урале. В документах XVII–XVIII веков есть записи о крестьянах и посадских людях с фамилией Филонцев в Рязанском и Тамбовском уездах. В те времена фамилии на -цев были особенно распространены среди служилых людей и крестьянства, что подтверждает её «недворянское» происхождение.

В написании Филонцева (с буквой «ц») — характерный признак русской фамильной модели, где суффикс -ев после мягких согласных (ц) закономерно заменил -ов. Это отличает её, например, от белорусских или украинских вариантов с окончанием -енко или -ук.