Фамилия Пальчева — женская форма фамилии Пальчев, а та, в свою очередь, образована от прозвища или нецерковного имени Пальч. В русской ономастике суффикс -ев (а не -ов) указывает на основу, оканчивающуюся на мягкий согласный или шипящий: Пальч — Пальчев. Вариант Пальчёв (через ё) тоже встречается, но реже, и его написание могло закрепиться под влиянием произношения.

Самая вероятная основа — слово «палец». Прозвище Пальч могли дать человеку с какой-то заметной особенностью пальцев: например, с отсутствующим, лишним, кривым или очень длинным пальцем. В старину такие прозвища были распространены — вспомните фамилии Перстов, Пальцев, Пальчиков. В говорах «пальчом» иногда называли и указательный палец, что могло означать человека, который часто на что-то указывал, то есть ябедника или наставника.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с диалектным словом «пальч» в значении «пень», «обрубок» (например, у В. Даля отмечено, что «пальч» — это короткий обрубок бревна). Тогда прозвище могло относиться к коренастому, приземистому человеку. Однако эта гипотеза слабее, так как в письменных источниках по фамилиям она почти не фигурирует, и приоритет остаётся за «пальцевой» версией.

Географически фамилия Пальчев (и Пальчева) чаще всего встречается в южнорусских регионах, в частности в Воронежской и Ростовской областях, а также на Украине. Это говорит о том, что прозвище бытовало в среде чернозёмного крестьянства.

В сословном отношении Пальчевы, скорее всего, были крестьянами или однодворцами — людьми, которые несли пограничную службу на южных рубежах России. Фамилия не относится к дворянским, и в дореволюционных родословных книгах она не значится.