Фамилия Котеленец — один из тех редких случаев, когда суффикс указывает на точное географическое происхождение. Модель на -ец в русских фамилиях чаще всего обозначает выходца из определённого места: москвич → Москвин, тверич → Тверитин, а котеленец — человек, живший при котельной или в селе с названием вроде Котельная, Котеленка. Такая словообразовательная схема (основа места + суффикс -ец) характерна для северных и центральных областей России, где прозвища по месту жительства закреплялись за целыми семьями.

Само прозвище Котеленец, от которого пошла фамилия, имеет два объяснения, и оба связаны с ремеслом. Первое — прямое: «котельная» как помещение с паровыми котлами, и человек, работавший при ней, получал прозвище по месту службы. Второе — диалектное: в некоторых говорах «котельней» называли не помещение, а мастера, который эти котлы изготавливал и чинил. В этом случае Котеленец — тот же котельщик, но с местным произносительным вариантом. Обе версии ведут к одной социальной среде: предок носителя фамилии был либо заводским рабочим у котлов, либо ремесленником-медником, делавшим котлы на заказ.

Фамилия нечастотна и не имеет массового распространения. Встречается в основном на западе и юге России, а также в украинских и белорусских записях, что неудивительно: суффикс -ец в фамилиях активнее всего работал именно в этих регионах. В отличие от фамилий на -ов/-ин, которые говорят о принадлежности отцу, Котеленец сразу фиксирует место или занятие — это более древний тип именования, близкий к прозвищному.