Фамилия Коновальцевы — одна из тех, что прямо указывает на занятие предка. В основе лежит прозвище Коновал, а точнее его уменьшительная форма Коновалец. Коновалом на Руси называли человека, который лечил лошадей: слово составлено из «конь» и древнего глагола «валять», имевшего значение «лечить», «врачевать». В словаре Даля коновал — это «лошадиный лекарь», причём часто без специального образования, действовавший по наитию и народным рецептам. Дело было хлопотное: коновалы не только лечили, но и кастрировали жеребцов, пускали кровь, правили вывихи. В крестьянском быту коновал — фигура заметная, без него ни одна ярмарка не обходилась.

Фамилия образована по стандартной для русских фамилий модели: к основе Коновалец добавили патронимический суффикс -ев. Суффикс указывает на принадлежность: «чей?» — Коновальцев, то есть сын, внук или потомок Коновальца. Форма с суффиксом -ев, а не -ов, объясняется тем, что основа оканчивается на мягкий согласный «ц» (в древности — на «ь»). Такая модель типична для центральных и южнорусских областей.

Интересно, что фамилия Коновальцев встречается реже, чем её «старший брат» Коновалов. Уменьшительная форма Коновалец могла закрепиться за молодым коновалом, подмастерьем, либо, наоборот, передавать ласкательное отношение к мастеру. В документах XVI–XVII веков коновалы нередко упоминаются как люди «гулящие», не приписанные к одному месту: они ходили по сёлам и городам, поэтому географию фамилии определить трудно. Зато это делает её ценным свидетельством подвижного ремесленного слоя допетровской Руси.

Несмотря на кажущуюся простоту, у фамилии есть и другая, менее очевидная версия происхождения. В некоторых говорах «коновалом» могли в насмешку назвать неумелого или нерадивого лекаря, а то и просто неловкого человека. Однако эта гипотеза слабее основной: фамилии от названий профессий, даже с оттенком пренебрежения, в русской ономастике — массовое явление, и профессиональное значение здесь первично.