Фамилия Новоземцева — редкий пример того, как русская фамилия сохранила в основе не имя или ремесло, а целое географическое понятие с оттенком освоения новых территорий. Её ядро — слова «новый» и «земля», а суффикс «-цев» указывает на принадлежность к группе людей, объединённых общим признаком.

Скорее всего, фамилия образована от прозвища Новоземец, которое давали переселенцу, пришедшему на пустующие или недавно занятые земли. В XVI–XVII веках, когда шло активное заселение южных окраин Русского государства (так называемого Дикого поля) и Сибири, «новоземцами» называли крестьян, получивших наделы на нови — впервые распаханной целине. Прозвище могло закрепиться за человеком, который первым в семье обосновался на новом месте, или за выходцем из другого уезда, поселившимся среди старожилов. Форма Новоземцев — типичный патроним на «-ев» (от основы на мягкий согласный), отвечающий на вопрос «чей?»: сын Новоземца.

Вторая, менее вероятная версия связывает фамилию с названием населённого пункта. В России есть несколько деревень с названием Новоземельное или Новоземелье, но все они — поздние, XIX–XX века, и не могли стать источником фамилии, которая сложилась раньше. Поэтому прозвищное происхождение выглядит убедительнее.

Фамилия встречается в основном в центральных и южных регионах России. В архивах можно найти упоминания крестьян Новоземцевых из Тамбовской, Воронежской и Саратовской губерний — как раз тех мест, куда в XVII–XVIII веках направлялись потоки переселенцев. Женская форма Новоземцева — это либо жена Новоземцева, либо дочь, вышедшая замуж и сохранившая фамилию отца.

Разбор суффикса «-цев» (а не более распространённого «-ов») добавляет фамилии колорит: он характерен для прозвищ, обозначавших людей по их занятию или положению (сравните: Старцев, Торговцев, Борцов). В данном случае суффикс подчёркивает, что предок не просто владел землёй, а был «новоземцем» — человеком, чья жизнь была связана с освоением нови.