Фамилия Леонцевы образована от крестильного имени Леон, которое в переводе с греческого означает «лев». Однако в основе фамилии лежит не само имя, а его уменьшительная форма — Леонец. Такая модель типична для русских фамилий: суффикс -ец присоединялся к имени, чтобы образовать прозвище или уменьшительное имя, а затем к этой основе добавили патронимический суффикс -ев. Получается, что Леонцевы — это буквально «потомки Леонца».

Имя Леон в святцах связано с несколькими раннехристианскими святыми, в том числе с Леоном Тавматургом (чудотворцем). На Руси это имя встречалось реже, чем, скажем, Лев или Леонтий, поэтому и фамилия Леонцевы не относится к массовым. Встречается она преимущественно в южнорусских и западнорусских землях, где была сильнее традиция уменьшительных форм на -ец.

Интересно, что в некоторых говорах слово «леонец» могло закрепиться и как прозвище — для человека с львиной храбростью или суровым нравом, но первичным всё же остаётся церковное имя. О точном времени возникновения фамилии говорить трудно: процесс шёл несколько столетий, и окончательно фамилия закрепилась в крестьянской среде после отмены крепостного права, когда потребовалась фиксация всех родовых прозваний. Тем не менее, Леонцевы — это пример того, как через простое словообразовательное звено (уменьшительное имя) церковная традиция перешла в бытовую фамилию, сохранив память о предке, которого в семье называли Леонец.