Фамилия Кострецов происходит от прозвища Кострец. В её основе, скорее всего, лежит просторечный глагол «костерить» — бранить, попрекать. Значит, Кострецом в народе называли брюзгу, ворчуна, человека с тяжёлым характером.

Но есть и другие версии. По одной из них, прозвище связано с «костерём» — так в крестьянском быту называли жёсткую часть стебля льна или конопли, которая остаётся после трепания. Костерь — вещь ломкая, колючая и негодная в дело. Прозвище Кострец могли дать сухому, неуживчивому или внешне неказистому человеку.

Третья версия опирается на слово «кострец» — так называют часть мясной туши у крестца, а в переносном смысле — и часть тела человека. В говорах это слово могло указывать на худобу: «один кострец остался». Стало быть, предок мог получить прозвище за чрезмерную худобу.

Фамилия образована по типичной русской модели с суффиксом -ов, указывающим на принадлежность: Кострецов — сын или потомок Костреца. Суффикс -ец в прозвище характерен для северных и сибирских говоров, где такие формы были распространены. Встречаются и однокоренные фамилии — Костерин, Костерев, но Кострецов стоит особняком благодаря редкому суффиксу.