Фамилия Ольчовой — это нестандартная для русского уха форма, которая почти наверняка является не именительным, а родительным или предложным падежом женского варианта фамилии Ольчов. То есть исходная фамилия мужского рода — Ольчов, а Ольчовой — это то, как мы говорим «нет кого?» или «думаю о ком?». В разговорной речи и документах часто закрепляется именно падежная форма, особенно если фамилия редкая и не имеет устоявшегося написания в мужском роде.

Корень «Ольч-» в русских фамилиях встречается редко и, скорее всего, имеет диалектное или тюркское происхождение. Самая вероятная версия — от прозвища или имени Ольча. В южнорусских говорах «ольча» могло означать «ольха» (ольховое дерево) с характерным для местных говоров переходом «х» в «ч». Тогда фамилия Ольчов (Ольчовой) — это потомок человека, которого прозвали Ольчей за место жительства у ольховой рощи или за смуглую кожу (ольха даёт тёмную кору). Менее вероятно, но возможно, что основа восходит к тюркскому «олча» — «доля, часть, удача»; в таком случае фамилия могла возникнуть среди крещёных татар или башкир.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую модель образования от прозвищ или имён, заканчивающихся на согласный (-а в имени Ольча при склонении даёт основу Ольч-). Географически фамилия в форме Ольчов (и её падежные варианты) встречается в основном на юге России, в Волгоградской и Ростовской областях, а также в Поволжье — что косвенно подтверждает диалектную или тюркскую версию.

Сословно фамилия, скорее всего, крестьянская или казачья: в дворянских родословных книгах она не значится. Прозвище Ольча мог получить либо крестьянин, живший у ольшаника, либо человек с тёмным цветом лица — в крестьянской среде такие прозвища давали без обидного оттенка. Сравните с фамилиями Ольхов, Ольховский, Ольшанов — все они связаны с ольхой, но Ольчов стоит особняком из-за редкого фонетического изменения.