Фамилия Нерофимцев — редкий случай, когда разбор упирается не в тёмное прозвище, а в имя, которое почти все знают, но не узнают в такой записи. Основа здесь — каноническое мужское имя Серафим. В крестьянской среде, где фамилии складывались стихийно, имя Серафим нередко произносили как Нерафим или Нерофим: начальное «с» отпадало, а безударный гласный менялся. Так из Серафима получился Нерофим, а от него — Нерофимцев.

Суффикс -ев (после мягкого «м») и окончание -цев указывают на классическую русскую патронимическую модель: «чей?» — Нерофимцев, то есть сын или потомок Нерофима. Форма на -цев, а не на -ов, типична для фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на мягкий согласный. Встречаются и варианты Нерофимов, Нерофимовский, но Нерофимцев — самая распространённая запись.

Имя Серафим в святцах связано с библейскими шестикрылыми ангелами, но в народе его давали не по высокому смыслу, а по традиции или в честь святого. Человек по имени Нерофим мог быть крестьянином, мещанином или священником — фамилия не указывает на сословие, только на имя предка.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России. Встречается в Воронежской, Курской, Ростовской областях, реже — в Поволжье. За пределами бывшей Российской империи почти не фиксируется, что подтверждает её позднее и сугубо народное происхождение.

В ономастических справочниках Нерофимцев не относится к числу фамилий с устоявшейся этимологией. Никонов и Унбегаун обходят её молчанием, что объяснимо: это не массовая фамилия, а локальное ответвление от имени Серафим. Ценность её именно в том, что она сохранила живую народную фонетику — ту самую, по которой Серафим превращался в Нерофима на языке реального человека, а не писаря.