Фамилия Казельцева — вариант женского рода от мужской фамилии Казельцев, и её происхождение стоит искать не в географических названиях, а в прозвище или профессии. Основа «Казель» или «Казелец» в русских говорах имеет несколько значений, и чтобы понять, какое из них стало фамильным, нужно приглядеться к суффиксу.

Суффикс -ев (а не -ов) указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный или на -й. В данном случае исходное слово — «козёл» или его диалектная форма «казел». В среднерусских и южнорусских говорах «козёл» мог звучать как «казел» (с аканьем), а прозвище Казелец — уменьшительная или уничижительная форма. Так могли назвать упрямого, бодливого человека или того, кто пас коз. Однако есть и другая, более конкретная версия: в некоторых областях «козелец» (или «казелец») — это растение, известное как козлобородник или дикий цикорий. Прозвище мог получить травник, знахарь или просто человек, живший в местности, где этого растения было много.

Модель образования типична для русских фамилий: прозвище Казелец → притяжательное прилагательное «Казельцев сын» → фамилия Казельцев. Женская форма Казельцева, таким образом, означает «дочь или жена Казельцева». В отличие от фамилий на -ский, эта не указывает на дворянское или географическое происхождение — скорее всего, предки Казельцевых были крестьянами или посадскими людьми, получившими фамилию по бытовому прозвищу.

В написании фамилии встречается вариант через «а» — Казальцева, что связано с тем же аканьем в произношении. При этом в документах XIX века форма с буквой «е» (Казельцев) закрепилась как нормативная, так как её связывали с литературным словом «козёл», хотя исторически это не всегда верно. Спор между версиями «животное» и «растение» решается в пользу первой — прозвища по животным в русской ономастике встречаются в разы чаще, чем по травам. Но и версия с растением не лишена оснований: фамилия могла возникнуть в южных губерниях, где «казелец» — обиходное название сорной травы.