Фамилия Косарынцева — женская форма, а её основа — мужская фамилия Косарынцев, которая встречается нечасто и звучит для русского уха непривычно. Скорее всего, перед нами один из тех случаев, когда фамилию «перекроили» по чужому образцу или она родилась из прозвища, которое уже забылось.

Разберём слово по косточкам. Корень — «косар-». В нём слышится и «коса» (инструмент), и «косарь» (тот, кто косит). Но суффикс «-ын-» (в форме Косарынцев) — редкий и нестандартный для русских фамилий. Обычно мы видим «-ин-» (Косарев — Косаринов) или «-ов-» (Косарев). Суффикс «-ын-» встречается в притяжательных прилагательных (мамин, сестрицын) и иногда в фамилиях, образованных от прозвищ на мягкий согласный или от имён с суффиксом «-ыня». Здесь возможны две версии.

Первая: основа — прозвище «Косарь» (или «Косар»), но не прямое, а через уменьшительную или уничижительную форму «Косарыня» (что-то вроде «маленький косарь» или «косарь, которого не уважают»). Такая модель редка, но встречается в северных и вологодских говорах, где любили суффикс «-ыня» для образования прозвищ. Тогда Косарынцев — буквально «сын Косарыни».

Вторая версия: искажение при переписи. Фамилия могла звучать как «Косаринцев» (от «Косаря» + суффикс «-инец», обозначающий жителя местности или принадлежность к роду), но писарь записал её на слух, заменив «и» на «ы» под влиянием местного акающего или цокающего говора. В пользу этого говорит то, что фамилии на «-ынцев» встречаются чаще, чем на «-ынин», и могут быть вариантами фамилий на «-инцев» (ср. Козинцев и Козынцев).

Географически фамилия Косарынцева тяготеет к югу России — Курской, Белгородской, Воронежской областям, где «косари» были обычным делом, а говоры допускали замену «и» на «ы» после твёрдых согласных. Возможно, предок был косцом, наёмным работником на сенокосе, или владельцем косы-горбуши. Редкость фамилии говорит о том, что род был небольшим, локальным, и его прозвище не разошлось по всей стране.

Если искать однокоренные параллели, то фамилия Косарынцев стоит в одном ряду с Косаревым, Косариковым, Косарихиным, но выделяется именно своей нестандартной суффиксальной конструкцией, которая выдаёт либо диалектную особенность, либо ошибку писаря, закрепившуюся в документе.