Фамилия Наточеев произошла от прозвища Наточей. В его основе лежит глагол «наточить», который В. Даль трактует как «вытачивать, оттачивать, наострять». Проще говоря, прозвище могло закрепиться за мастером, который занимался заточкой инструментов или токарным делом. Однако это не единственная версия. Существует гипотеза, что прозвище связано с глаголом «наточать» — насыпать зерно, муку или другой сыпучий товар. В этом случае родоначальник фамилии мог быть мельником или торговцем зерном. Обе версии правдоподобны, но первая выглядит более вероятной: глагол «наточить» в значении «наострить» был широко распространён в ремесленной среде, а прозвища по профессии встречались чаще, чем по действию насыпания.

Интересна и форма самой фамилии — Наточеев, а не Наточев. Суффикс -еев здесь указывает на то, что в основе лежало имя или прозвище с конечным элементом -ей (Наточей). Это типичная модель для русских фамилий, образованных от прозвищ с мягким окончанием: как, например, от прозвища Соловей возникла фамилия Соловьёв. Прозвище Наточей, таким образом, было не просто кратким именованием, а устойчивым словом, которое закрепилось за человеком как его основное бытовое имя. Со временем потомки этого человека получили фамилию Наточеевы, что буквально означает «сыновья Наточея».

Стоит добавить, что в говорах глагол «наточить» мог иметь и переносное значение — «наговорить, наболтать» или «настроить кого-то против». Если прозвище возникло в такой среде, оно могло характеризовать не ремесло, а характер человека — например, острослова или того, кто умел «наточить» речь. Но эта версия менее надёжна, так как для прозвищ, связанных с речью, чаще использовались другие корни. В любом случае фамилия Наточеев относится к древнему пласту русских прозвищных фамилий, которые формировались в среде ремесленников и крестьян, где личное прозвище нередко заменяло официальное имя.