Фамилия Нагайцев образована от личного прозвища Нагаец и относится к распространенному типу русских фамилий, построенных по модели «прозвище + суффикс -ев». Этот суффикс, наряду с более частотным -ов, использовался для образования притяжательных прилагательных, отвечающих на вопрос «чей?», то есть «сын Нагайца». Именно форма с -ев, а не -ов, часто указывает на основу, оканчивающуюся на мягкий согласный или «ц», что мы и видим в данном случае.

В основе фамилии лежит прозвище Нагаец. Видимо, так прозвали человека, который долгое время жил среди ногайцев или на территории, граничащей с их кочевьями, переняв их обычаи или внешние черты. Также возможно, что Нагайцем называли человека, который изготавливал нагайки или ловко ею пользовался — короткая плеть с утолщением на конце была неотъемлемым атрибутом всадника, и умение владеть ею ценилось высоко. Название плети, как и сам этноним «ногайцы», восходит к имени татарского правителя Ногая, жившего в XIII веке и имевшего огромное влияние в Золотой Орде. Его имя стало нарицательным для целого народа, а от него перешло и на предмет конской упряжи.

Таким образом, потомок человека, обладающего прозвищем Нагаец, со временем получил фамилию Нагайцев. О точном месте и времени возникновения фамилии говорить сложно, поскольку процесс формирования русских фамилий был длительным и завершился в основной массе лишь к XVII–XVIII векам. Однако географически фамилия должна была зародиться в южнорусских степных регионах или в Поволжье, где контакты с ногайцами были особенно тесными, а само слово «нагайка» было в обиходе. В отличие от многих других фамилий, образованных от канонических церковных имен, Нагайцевы несут в себе память не о святом покровителе, а о бытовой и военной культуре Дикого поля, что делает эту фамилию своеобразным памятником славянской письменности и культуры, зафиксировавшим живую народную речь.