Фамилия Пальшенцева — женская форма фамилии Пальшенцев, и её происхождение уходит корнями в прозвище или мирское имя, связанное с диалектным словом «пальшень». В русских говорах «пальшнем» называли короткий рычаг, подпорку, иногда — клин для расщепления дерева или примитивный ворот. Человек, получивший такое прозвище, мог быть плотником, бондарем или мастером, работавшим с деревом и клиньями. В переносном смысле «пальшень» могли дать упрямому, «крепкому» человеку, которого трудно сдвинуть с места.

Словообразовательная модель типична для восточнославянских фамилий: основа «Пальшен-» + суффикс -цев (через патронимическую форму Пальшенец). Суффикс -ец в русских фамилиях часто указывал на принадлежность к некоей группе или местности («псковец», «тамбовец»), но здесь, скорее всего, — это суффикс единичного лица, образующий прозвище от предмета: «тот, кто связан с пальшнем». Затем к основе Пальшенец добавился родовой суффикс -ов, что дало фамилию Пальшенцев. Фамилия относительно редкая и, судя по географии бытования, имеет севернорусские или вологодские корни: в документах XIX века Пальшенцевы встречаются среди крестьян Вологодской губернии, где плотницкое дело и лесные промыслы были основными.

Менее вероятна, но возможна связь с личным именем Пальша — народной формой имени Павел или Палладий. В этом случае Пальшенцев означал бы «внук Пальши», но диалектная лексика даёт более конкретную и прозрачную версию. Фамилия не принадлежала дворянским родам и не упоминается в родословных книгах — её носители были крестьянами и ремесленниками, что подтверждается архивными записями о приписных крестьянах и мастеровых людях.

Ударение в фамилии, скорее всего, падает на первый слог: Па́льшенцева, хотя в бытовой речи встречаются варианты. Написание с буквой «е» после «ш» (а не «о») — поздняя орфографическая норма: в старых документах фамилию могли записывать как Пальшонцев, через «о», что характерно для северных говоров.