Фамилия Локонцева образована от прозвища Локонец. В его основе лежит слово «локон», которое пришло в русский язык из немецкого. По словарю В. И. Даля, локон — это «завитая или кольчатая прядка волос, кудрей». Прозвище Локонец мог получить человек с кудрявыми волосами или тот, кто особенно тщательно укладывал пряди — в крестьянской среде такая деталь внешности бросалась в глаза и быстро становилась отличительным признаком.

Словообразовательная модель здесь не совсем обычная. К основе «локон» добавился суффикс -ец, характерный для прозвищ (сравните: братец, удалец, купец). Затем фамилию оформили по притяжательной модели на -ов/-ев: Локонцев — «чей сын?» — «сын Локонца». Женская форма Локонцева закрепилась как фамилия по мужу или отцу. В говорах возможна и форма Локонцов, но вариант с мягким окончанием -цев встречается реже и может указывать на северное или сибирское происхождение рода.

Не стоит связывать фамилию с «локоть» или «локоток»: это случайное звуковое совпадение. Прозвище от «локтя» (например, кривой локоть) дало бы фамилию Локтев, Локотков, но не Локонцев. Связь с немецким заимствованием «локон» — единственная убедительная версия, и она же самая простая.

Фамилия Локонцева — нечастая. Она не входит в списки ста самых распространённых русских фамилий, но встречается в центральных областях России и в Поволжье. Это говорит о том, что прозвище Локонец могло быть индивидуальным, а не массовым: кудрявость отмечали не у каждого, но уж если отмечали — прозвище прилипало надолго. Со временем оно перешло в официальную фамилию, и теперь потомок человека с кудрявой головой носит её как память о внешности своего предка.