Фамилия Новоторцев — редкий случай, когда географическое прозвище сохранилось в почти неизменном виде, хотя и с необычным суффиксом. Её основа — слово «новотор» или «новоторжец». В старину так называли жителя города Торжка (Новый Торг). Торжок, основанный в XII веке, долго конкурировал с Новгородом и Москвой за торговые пути, и его купцы были известны далеко за пределами Тверской земли. Прозвище «Новотор» закреплялось за человеком, который либо родился в Торжке, либо торговал оттуда, либо имел там корни.

Суффикс «-цев» указывает на принадлежность: Новоторцев буквально значит «сын новотора» или «из семьи новоторца». Это патронимическая модель, типичная для русских фамилий, образованных от прозвищ на -ец. Сравните: Торопчанин — Торопчанинов, Кузнец — Кузнецов. Однако в случае с Новоторцевым финал сохранил старую форму без выпадения гласного: не «Новоторцов», а именно «Новоторцев». Такая архаичная огласовка встречается редко и говорит о том, что фамилия закрепилась в письменных источниках довольно рано, возможно, ещё в XVI–XVII веках, когда суффикс -цев ещё не успел стянуться до -цов.

В дореволюционных переписях Новоторцевы встречаются в основном в Тверской, Новгородской и Ярославской губерниях — то есть в зоне новгородского и тверского влияния. Среди предков, скорее всего, были посадские люди, купцы или ямщики, а не крестьяне: прозвище по городу чаще давали тем, кто был связан с торговлей или извозом. Дворянских родов с такой фамилией нет — она осталась в мещанском и купеческом сословии.

Есть и альтернативная, менее вероятная версия: от прозвища «Новотор» в значении «новый торгаш» или «человек, который недавно начал торговать». Но она не выдерживает критики: в русской ономастике прозвища по новому занятию обычно образовывались иначе (Новожён, Новик). Географическая привязка к Торжку — единственное убедительное объяснение, которое подтверждается и историей фамилии, и её ареалом.