Фамилия Коновальцева — классический пример того, как профессия, пусть и не самая престижная в старину, дала начало целому ряду русских фамилий. В основе лежит прозвище Коновал или его уменьшительная форма Коновалец. Слово составное: «конь» и древнерусский глагол «валять», который в данном контексте означал не «катать», а «лечить», «врачевать». Коновал — это конский лекарь, человек, который лечил лошадей, ставил их на ноги, а заодно часто выполнял и работу кузнеца: ковал и холостил жеребцов. Ремесло считалось необходимым, но грязным и физически тяжёлым, поэтому коновалы в крестьянской среде стояли на низкой социальной ступени.

Фамилия образована по продуктивной модели: к основе Коновал- добавился суффикс -ец (Коновалец), а затем — патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность: «сын Коновальца». Окончание -а — это форма женского рода, типичная для русских фамилий. Таким образом, исходная форма — Коновальцев — означала «потомок коновала», а Коновальцева — та же фамилия, но в женском произношении или написании (в документах XIX века жен и дочерей часто записывали по мужской фамилии в женской форме).

Интересно, что в некоторых говорах «коновалом» могли назвать не только лошадиного врача, но и неловкого, грубого человека — по ассоциации с топорной работой. Однако для фамилии основным остаётся профессиональное значение. В ономастических словарях (например, у Б. Унбегауна) фамилии на -ев от основ с уменьшительным суффиксом -ец встречаются часто, и Коновальцев стоит в одном ряду с Кузнецовым, Плотниковым, Мельниковым — только с более узкой специализацией.

Географически фамилия распространена по всей России, но заметно чаще встречается в южных и центральных регионах, где коневодство было развито сильнее. Сословных границ у неё не было: коновалом мог быть и государственный крестьянин, и дворовый человек, и даже казак. Встречаются варианты написания: Коновальцов, Коновальцев, а также фамилия Коновалов — более частая и образованная напрямую, без суффикса -ец.