Фамилия Грачов — один из тех случаев, когда прозвище, данное по птице, напрямую перешло в фамилию, минуя крестильное имя. В основе лежит нецерковное имя или прозвище Грач. В русской традиции птичьи прозвища давали не столько за внешнее сходство, сколько за черты характера или поведения: грача могли прозвать крикливого, суетливого, черноволосого или, наоборот, человека, прилетающего весной — то есть возвращающегося после долгой отлучки.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей сын?» — Грачов). Это патронимическая (по отцу) фамилия, типичная для центральной России. В отличие от фамилии Грачёв, написание через «о» под ударением (Грачов) встречается реже и часто отражает либо диалектное произношение, либо более позднюю фиксацию в документах, когда писарь записывал на слух. В дореволюционных метриках и ревизских сказках можно встретить оба варианта, но «Грачов» — более редкий и локальный.

Географически фамилия Грачов тяготеет к южным и центральным губерниям: Тульской, Орловской, Рязанской, Воронежской. В этих краях грач — птица обычная, и прозвище могло быть бытовым, без намёка на профессию. Однако исключать ремесленный след тоже не стоит: грачей на Руси иногда называли охотников на этих птиц (их мясо считалось постной пищей) или даже людей, занимавшихся ловлей певчих птиц — промыслом, распространённым в некоторых сёлах.

В отличие от фамилий на -ин (Грачихин, Грачков), форма Грачов не указывает на прозвище матери или на уменьшительное имя. Это прямое указание на отца по прозвищу Грач. В дворянских родословных книгах фамилия не зафиксирована — скорее всего, её носили крестьяне и мещане.