Фамилия Новодворцева образована от названия населённого пункта — скорее всего, села или деревни с названием Новый Дворец или Новодворец. В русской ономастике такие фамилии называют «топонимическими»: их давали людям, которые переселились из одного места в другое, чтобы отличать пришлого человека от местных. В основе лежит словосочетание «новый двор» — то есть новое поселение, усадьба или княжеская резиденция. Суффикс -цев (в мужском варианте Новодворцев) типичен для фамилий, образованных от географических названий с окончанием на -ец, -цо: ср. Ростовцев, Ельцев, Козельцев. Форма Новодворцева — женская, принадлежащая дочери или жене Новодворцева.

География фамилии указывает на её возможное происхождение в центральных и западных областях России, а также в Беларуси и на Украине. Топоним «Новый Дворец» встречается в нескольких регионах: например, в Брянской, Смоленской, Псковской областях, а также в Беларуси (Минская, Гродненская области). В старину «дворцом» называли не только царский дворец, но и барскую усадьбу, боярский двор или даже просто большой крестьянский дом с хозяйственными постройками. Поэтому Новодворцевы — это, скорее всего, потомки крестьян или мещан, которые переселились из села Новый Дворец или жили рядом с ним.

Интересно, что фамилия сохранила архаичную модель словообразования с суффиксом -цев, а не более привычную -ов или -ин. В XVIII–XIX веках такие фамилии чаще встречались у однодворцев (государственных крестьян на южных рубежах) и у выходцев из западнорусских земель, где топонимические фамилии были особенно распространены. Если сравнить с однокоренными фамилиями — Новодворский, Новодворов, Дворцев, — то Новодворцева стоит особняком: суффикс -цев указывает на прямое происхождение от названия селения, а не от прозвища или отчества.

Споров о происхождении фамилии практически нет: все версии сходятся на топонимической основе. Единственное разногласие — какой именно «Новый Дворец» стал источником. Для точного ответа потребовались бы генеалогические изыскания по конкретной ветви, но в общем случае можно уверенно сказать: Новодворцевы — это «новодворские», то есть люди из села с новым господским двором.