Фамилия Кадонцев — это не самостоятельное образование, а фонетический вариант более известной фамилии Кадомцев. Чередование «м» и «н» в корне (Кадом-/Кадон-) возникло из-за исторических процессов в живой речи: в некоторых говорах конечный губной звук «м» перед суффиксом мог заменяться на зубной «н» для упрощения произношения. Обе формы долгое время сосуществовали в документах, и со временем вариант с «н» закрепился за определённой ветвью рода.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: топоним (название места) + суффикс -ец (указывает на принадлежность к местности: «кадомец» — житель Кадома) + патронимический суффикс -ов. То есть Кадонцев буквально означает «сын кадомца» или «потомок выходца из Кадома».

Основа фамилии — старинный город Кадом, ныне посёлок городского типа в Рязанской области на реке Мокше. Первое упоминание о нём относится к 1209 году (Никоновская летопись). История Кадома насыщена событиями: в XV веке из-за разливов реки жители покинули Старый Кадом и основали новый на песчаных холмах в шести километрах южнее, где построили крепость. С середины XV века и до конца XVII века Кадом с округой входил в состав Касимовского ханства — удела, пожалованного казанскому царевичу Касиму. В Смутное время город пережил польскую интервенцию, а с 1652 по 1764 год здесь действовал мужской монастырь. Статус города Кадом носил до 1926 года, затем стал сельским поселением, а с 1958 года — посёлок городского типа.

Вероятнее всего, родоначальник Кадонцевых был уроженцем Кадома или долгое время там проживал. Фамилия не получила широкого распространения за пределами региона — она встречается в основном в Рязанской области и соседних территориях, что дополнительно подтверждает её локальное происхождение. В отличие от фамилии Кадомцев, которая фиксируется в документах с XVII века, письменные свидетельства формы «Кадонцев» появляются позже, что объясняется именно устным происхождением варианта с «н».