Фамилия Мотылец — яркий пример того, как прозвище, данное по внешности или поведению, закрепилось в роду и превратилось в фамилию. В её основе лежит южнорусское или украинское слово «мотыль» — так называли не только бабочку, но и человека суетливого, несерьёзного, порхающего по жизни без определённого занятия. В некоторых говорах «мотылём» могли назвать и непоседу, и того, кто часто меняет место жительства или работу.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: к корню «мотыл-» добавился суффикс «-ец», который в восточнославянских фамилиях часто указывал на принадлежность к определённому типу людей или на характерный признак. Суффикс «-ец» вообще продуктивен в украинской и белорусской ономастике, поэтому географически фамилия Мотылец тяготеет к западнорусским землям, Украине и Беларуси. В русских переписных книгах XVII–XVIII веков прозвище Мотыль встречается спорадически, а вот фамилия Мотылец могла оформиться именно в тех регионах, где активно работала модель «прозвище + -ец» — например, на Черниговщине или Подолье.

Есть и другая, менее вероятная версия: связь с глаголом «мотыжить» — рыхлить землю мотыгой. В этом случае Мотылец мог быть прозвищем земледельца или работника, но тогда логичнее ожидать форму Мотыжник или Мотыга. Поскольку «мотыль» в значении «бабочка» и «легкомысленный человек» гораздо шире распространено в народной речи, первая версия остаётся основной.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Мотылёв, Мотыльков — показывает разницу в суффиксах. «Мотылёв» — типичная русская фамилия с патронимическим суффиксом «-ов», означающая «сын Мотыля». «Мотыльков» — уменьшительная форма, указывающая на младшего или на прозвище «Мотылёк». А вот «Мотылец» стоит особняком: суффикс «-ец» не столько указывает на родство, сколько фиксирует само прозвище как имя собственное. Это даёт основание предполагать, что первый носитель фамилии получил её не от отца, а напрямую от окружающих за свою манеру поведения.

В дореволюционных документах фамилия встречается в основном среди крестьян и мещан западных губерний Российской империи. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её народное, прозвищное происхождение.