Фамилия Моцилёва — женская форма фамилии Моцилёв, и её разбор стоит начать с суффикса. Перед нами модель на -ёв, которая в русских фамилиях встречается реже, чем стандартные -ов или -ев. Этот суффикс обычно указывает на принадлежность (чей? — Моцилёв, то есть сын или потомок Моциля). Появление ё вместо о — результат фонетического процесса: под ударением после мягкого согласного «ц» звук [о] стал передаваться буквой ё. В старых документах фамилию могли писать как Моцилев или Моцылев — ударение в любом случае падает на последний слог.

Основа фамилии — прозвище Моциль. Его происхождение неочевидно, и здесь возможны две версии, причём одна существенно правдоподобнее другой.

Первая, наиболее вероятная, связывает прозвище с диалектным глаголом «моцы́лить» или «моца́ть». В русских говорах (особенно южных и западных) эти слова означают «мочить», «окунать в воду», а в переносном смысле — «изнурять», «мучить» или «делать что-то медленно и нудно». Человек с таким прозвищем мог быть медлительным, нудным или, наоборот, тем, кто постоянно возится с водой (например, рыбак или работник на водяной мельнице). В пользу этой версии говорит и то, что в ономастике есть однокоренные фамилии: Моцилин, Моцильников, а также менее распространённая Моцалёв.

Вторая, более спорная версия — от имени или прозвища Моциль как варианта канонического имени Моисей. В народной речи имя Моисей могло сокращаться до форм Мося, Мосяй, а Моциль — это уже редкий, почти единичный вариант с суффиксом -иль. Такая модель образования (как Кузьма — Кузиль, Фома — Фомиль) встречается, но для Моисея она нетипична. Поэтому связь с глаголом «моцылить» выглядит убедительнее.

Географически фамилия Моцилёв (и Моцилёва) тяготеет к западным и южным областям России, а также к Беларуси и Украине. В центральных и северных регионах она встречается редко. Это косвенно подтверждает диалектную природу прозвища: именно в этих местах бытовали слова с корнем «моц-» в значении «мочить».

Социальный состав носителей, скорее всего, был крестьянским или мещанским. Фамилия образована от прозвища, а не от имени святого или названия профессии, что типично для непривилегированных сословий, где прозвище закреплялось за родом без специального указа. Потомки Моциля могли быть земледельцами, рыбаками или ремесленниками, но точных данных об их занятиях не сохранилось.