Фамилия Никольчев — один из тех случаев, когда фамилия звучит как отчество, но образована не напрямую от имени, а от его уменьшительной формы. В основе лежит имя Николай (греч. «победитель народов»), а точнее — его просторечный, обиходный вариант Никольча. Такая форма с суффиксом -ч- типична для русских говоров: от имени делали ласковое или сокращённое прозвище (Никольча, Микольча), а уже от него — фамилию. Суффикс -ев в окончании указывает на принадлежность: «чей?» — Никольчев, то есть сын Никольчи.

С точки зрения словообразования фамилия редкая. Гораздо чаще встречаются Никольский (от названия храма или села) и Никольцев (от полного имени Никольца). Форма на -чев, а не -цев, говорит о том, что исходное прозвище оканчивалось на мягкое -ча, а не на твёрдое -ца. В ономастике это указывает на определённый диалектный ареал: такие модели характерны для северных и центральных областей России, где уменьшительные имена на -ча были распространены шире, чем на юге.

Вероятнее всего, предок носителя фамилии был не просто Николаем, а Никольчей — так в быту звали человека, которого в семье или деревне выделяли ласковым прозвищем. Никакого ремесла или сословной принадлежности этот суффикс не обозначает: фамилия чисто патронимическая, то есть «по отцу». Крестьяне и мещане получали такие фамилии в XIX веке при переписях, когда записывали не полное имя отца, а его обиходное прозвище. Поэтому Никольчев — фамилия не аристократическая, а народная, без географической привязки к одному региону, но с чёткой языковой историей.