Фамилия Костальцева — женская форма фамилии Костальцев, и её происхождение неочевидно. Здесь сталкиваются две версии, и первая — бытовая: прозвище Косталец могли дать очень худому человеку, буквально «кожа да кости». Основа здесь — слово «кость», а суффикс -ец указывал на носителя признака. Такой способ образования прозвищ по внешности — один из самых распространённых в русской антропонимии, поэтому версия выглядит естественной и правдоподобной.

Вторая версия ведёт нас не в крестьянскую избу, а в семинарию. Фамилии искусственного, книжного происхождения нередко давали учащимся духовных училищ. В этом случае Костальцев мог возникнуть от латинского Castalia — Кастальский ключ, источник на горе Парнас, посвящённый Аполлону и музам. По мифу, нимфа Касталия, спасаясь от преследований Аполлона, бросилась в этот источник. Его вода считалась священной: ею омывались паломники перед входом в Дельфийский храм, а сама Пифия пила из него перед прорицаниями. Семинаристам часто давали «благозвучные» фамилии по античным топонимам и именам, так что Костальцев мог появиться именно в этой среде.

Обе гипотезы имеют право на существование, но первая — прозвищная — проще и лучше вписывается в живую народную традицию. Искусственные фамилии всё же уступают по частоте прозвищным, и если нет документального подтверждения семинарского происхождения, разумнее считать, что Костальцева — это потомок того самого Костальца, которого когда-то прозвали за худобу. Суффикс -ев в окончании указывает на принадлежность: «чей?» — Костальцев, то есть сын или дочь Костальца.