Фамилия Харламцева — женская форма, а её мужской вариант Харламцев. В основе фамилии лежит каноническое крестильное имя Харлампий, которое пришло в русский язык из греческого. В переводе с древнегреческого Харлампий означает «светящийся радостью» или «сияющий». Имя это было известно на Руси благодаря святому Харлампию, епископу Магнезийскому, почитаемому как в православной, так и в католической традиции. Однако в быту полная форма имени звучала тяжеловато, поэтому в народе его сокращали. Отсюда и пошли обиходные варианты: Харлам, Харлаха, Харлашка, Харланя. Фамилии образовывались именно от этих уменьшительных форм, а не от полного церковного имени.

Суффикс -цев указывает на принадлежность: Харламцев — это буквально «сын Харламца» или «потомок человека по прозвищу Харламец». Форма Харламец возникла из того же корня, что и Харлам, но с добавлением суффикса -ец, который в русских фамилиях часто обозначал выходца из какой-то местности или носителя характерного признака. Таким образом, фамилия Харламцева означает «дочь (или жена) Харламцева», а в основе — человек, которого в округе звали Харламец или Харлам.

Интересно, что фамилия Харламцев (и Харламцева) встречается заметно реже, чем однокоренные Харламов или Харлашкин. Это говорит о том, что в основе лежала не самая распространённая обиходная форма имени. Скорее всего, предок носительницы фамилии был человеком незнатного происхождения — крестьянином или посадским. В дворянской среде такие «усечённые» фамилии на -цев встречались реже; там предпочитали формы на -ов или -ский. В документах XVII–XVIII веков фамилия фиксируется преимущественно в центральных и южных уездах России, особенно в районах, где было сильно влияние церковных имён, но сохранялась народная традиция их сокращения.

По написанию фамилия устойчива: ударение в ней падает на второй слог — Харла́мцева. Вариант с двумя «м» (Харламцева) ошибочен, так как исходное имя Харлампий в русской традиции дало формы с одним «м» в корне. Таким образом, фамилия Харламцева — это не «сияющая радостью» в прямом смысле, а память о предке, которого в деревне звали Харламец, и чьё имя восходит к древнегреческому пожеланию света и радости.