Фамилия Натальцов — редкий случай, когда в основе лежит не имя, а отчество, да ещё и в необычной форме. В русской традиции фамилии на -ов/-ев чаще всего образовывались от имени отца: Иванов, Петров, Сидоров. Здесь же мы видим основу «Натальц-», которая восходит к имени Наталья. Но почему не «Натальин»? Потому что модель другая.

Скорее всего, фамилия произошла от отчества Натальцов, то есть «сын Натальца». А Наталец — это уменьшительно-ласкательная форма имени Наталья, вроде того как Иван превращался в Иванца, а Пётр — в Петрца. Такие формы были распространены в северных и центральных губерниях России, где любили усекать и смягчать имена: Наталья → Наталец, Натальцо. Суффикс -ец в данном случае указывал на принадлежность, родство, а порой и на молодость носителя («маленький Наталья» или «сын Натальи»).

Есть и другая, менее вероятная версия: что в основе лежит прозвище Наталец, данное человеку, который родился на Рождество или в день святой Натальи (по церковному календарю). Но для прозвища форма «Наталец» звучит неестественно — обычно такие имена давали по имени святого (Натальин день), а не по сокращению. Поэтому версия с отчеством убедительнее.

Интересно, что фамилия Натальцов почти не встречается в крупных исторических справочниках. Её нет в словаре Б. Унбегауна, нет у Веселовского. Это говорит о том, что фамилия локальная, возможно, возникла в одной-двух деревнях и не получила широкого распространения. В современных базах данных носители встречаются в основном в Центральной России и Поволжье, но численно их очень мало — буквально несколько сотен человек на всю страну.

Таким образом, предки современных Натальцовых — это люди, чьих отцов звали Натальцами (то есть они были сыновьями крестьянки или горожанки по имени Наталья, или же самого мужчину в быту называли уменьшительно от женского имени). Фамилия не дворянская, не купеческая — сугубо крестьянская или мещанская, образованная по простой и понятной модели: от имени матери или от имени отца, записанного в уменьшительной форме.