Фамилия Коновалец образована от украинского слова «коновал» — народного названия ветеринара, специалиста по лечению и холощению лошадей. В дореволюционной России и Украине коновалы не были дипломированными врачами: ремесло передавалось из поколения в поколение, знания копились эмпирически. Коновал считался фигурой уважаемой, но нередко воспринимался с опаской — его работа была сопряжена с риском для животного, а самого мастера могли счесть колдуном.

Суффикс -ец в украинской антропонимии типичен для прозвищных фамилий: он превращает характеристику человека в фамильное имя (ср. Довгалец, Хитрец). В случае Коновалец суффикс указывает на того, кто связан с ремеслом, — буквально «сын коновала» или «человек из рода коновалов». По той же модели построена фамилия Коноваленко, но -ец встречается реже и сильнее «привязывает» носителя к конкретному прозвищу предка.

В России фамилия Коновалец встречается преимущественно в южных и центральных регионах — в Краснодарском крае, Ростовской и Воронежской областях, что объясняется миграцией украинского населения в XVIII–XIX веках. В самой Украине фамилия распространена на Полтавщине, Черкасщине и Киевщине — в зоне традиционного коневодства и крестьянского хозяйства, где коновал был необходим.

Изредка Коновалец могла возникнуть и от прозвища, данного не по ремеслу, а по внешности или поведению: коновалом в переносном смысле называли неловкого, грубого человека. Однако для фамилии эта версия менее вероятна — ономасты (в частности, работы Ю. Редько по украинским фамилиям) указывают на профессиональную основу как на первичную.