Фамилия Кобылянцев образована от прозвища или нецерковного имени Кобылянец. В основе лежит слово «кобыла» — самка лошади. У славян конь был символом силы и плодородия, но женский образ лошади в прозвищах часто имел ироничный или сниженный оттенок. Кобылой в народе называли рослую, неуклюжую или работящую женщину, а также упрямого и строптивого человека. В некоторых говорах «кобылянцем» могли назвать того, кто пас лошадей, ухаживал за конским поголовьем или просто был долговязым и нескладным.

Словообразовательная модель фамилии указывает на её русское происхождение. Суффикс -ец в основе Кобылян-ец указывает на принадлежность к местности или роду занятий: так же образованы фамилии Козлянцев, Телянцев. Затем добавился патронимический суффикс -ев, который превратил прозвище в фамилию: Кобылянцев буквально означает «сын Кобылянца». Это типичный пример так называемых «отпрозвищных» фамилий, где личное прозвище отца закрепилось за потомством.

В отличие от более распространённых фамилий вроде Кобылин или Кобылкин, форма Кобылянцев встречается реже и имеет более выраженную региональную привязку. Ономасты связывают её с южными и юго-западными областями России, а также с Украиной и Белоруссией. В этих краях слово «кобылянец» могло означать жителя села Кобыляны или выходца с местности, где разводили лошадей. В документах XVII–XVIII веков встречаются запорожские казаки с прозвищем Кобылянец — фамилия могла закрепиться в среде вольных людей, чьим ремеслом было коневодство или извоз.

В словаре Бориса Унбегауна «Русские фамилии» подобные образования рассматриваются как типичные для восточнославянской антропонимии, где суффикс -ец выполнял роль этнонима или топонима. Таким образом, Кобылянцев — не случайное прозвище, а фамилия, которая может указывать на конкретное место жительства предка или его профессиональную связь с лошадьми. Сегодня она встречается в основном в южных регионах России и на востоке Украины, что подтверждает её историческую географию.