Фамилия Коцоев образована от прозвища Коцой. В его основе лежит нарицательное «коц» — грубое шерстяное покрывало с начесом. Скорее всего, прозвище относится к так называемым «профессиональным» именованиям, указывающим на род деятельности: основатель рода мог заниматься пошивом или продажей таких покрывал. Однако в осетинской среде, где фамилия особенно распространена, у слова «коц» есть и другое значение — «овчина» или «тулуп». Это делает версию о ремесле ещё более убедительной: предок мог быть скорняком или торговцем шерстяными изделиями.

Фамилия строится по типичной русской модели с суффиксом -ев, присоединённым к основе Коцой. Такое оформление характерно для фамилий, которые давали осетинам при документальном учёте в XIX веке: русские чиновники адаптировали местные прозвища, добавляя стандартный патронимический суффикс. Поэтому Коцоев — не столько «сын Коцоя» в прямом смысле, сколько запись прозвища по русскому образцу.

К известным представителям фамилии относится Арсен Борисович Коцоев (1872–1944) — осетинский писатель, один из зачинателей осетинской художественной прозы. Его рассказы «Пятнадцать лет», «Бывает и так» и другие переведены на русский язык. Именно благодаря ему фамилия Коцоев известна за пределами Осетии, хотя в быту она остаётся преимущественно северокавказской. Сегодня её можно встретить не только в Северной и Южной Осетии, но и среди потомков осетинских переселенцев в других регионах России.