Фамилия Литвинчев — хороший пример того, как редкая модель словообразования может рассказать о происхождении больше, чем сама основа. Если отбросить суффикс, корень здесь очевиден: «литвин». В древнерусских землях литвином называли не столько жителя Великого княжества Литовского, сколько выходца из западнорусских областей — современной Беларуси, Смоленщины, Подвинья. Этноним закрепился как прозвище, а затем лёг в основу множества фамилий: Литвинов, Литвиненко, Литвинчук. Но Литвинчев стоит особняком.

Ключевой элемент — суффикс «-ев». В русской модели отчества и фамилии он обычно присоединяется к основе на мягкий согласный или шипящий: Литвинчев, а не Литвинчов. Но здесь суффикс «-чев» указывает на то, что исходная форма имени или прозвища была не Литвин, а Литвинч. По правилам русской исторической фонетики, «ч» в таких случаях возникло из «к» перед гласным переднего ряда: форма Литвинко (уменьшительное от Литвин) в родительном падеже звучала как «Литвинка», но в бытовой речи дала вариант Литвинч. Затем от этой краткой формы образовали отчество: «чей сын? — Литвинчев». Фамилия, таким образом, означает «потомок Литвинча» (то есть маленького Литвина или Литвинки).

Географически фамилия тяготеет к северо-западу России — Псковская, Новгородская, Тверская области, а также к бывшим территориям Новгородской земли. В этих краях модель «-чев» (вместо более привычного «-ов») встречается чаще, чем в центральных губерниях. Второй ареал — старообрядческие общины Прибалтики и Польши, куда переселенцы уносили с собой местные говоры и модели фамилий.

В отличие от массовой фамилии Литвинов, Литвинчев почти не встречается в дворянских родословных книгах. Скорее всего, её носили крестьяне, реже — мещане. Прозвище «литвин» в XVI–XVII веках на русском Северо-Западе не несло этнической окраски, а обозначало человека, говорившего с «литовским» акцентом или носившего одежду, характерную для западных областей. В некоторых переписных книгах XVII века встречаются записи «Литвинко Онаньин», «Литвинко Федоров» — от таких имён и пошла фамилия.