Фамилия Пасмурцев — одна из тех, что образована не от имени, а от прозвища по характеру или внешности. В её основе лежит прилагательное «пасмурный» — хмурый, угрюмый, невесёлый. В старину так могли назвать человека с суровым лицом, редко улыбавшегося, либо того, кто постоянно ходил с озабоченным видом. Слово «пасмурный» в этом значении известно с XVI–XVII веков, и прозвище Пасмур давали не в упрёк, а как меткую бытовую характеристику — в среде, где ценилась прямота, такое прозвище не считалось оскорбительным.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: прозвище Пасмур (или Пасмурец) плюс патронимический суффикс -ев. Форма Пасмурцев говорит о том, что предка звали Пасмурец: суффикс -ец в прозвищах часто придавал оттенок уменьшительности или принадлежности к группе. То есть Пасмурец — «сын Пасмура» или просто «тот, кто похож на Пасмура». Со временем прозвище закрепилось за потомками, и фамилия стала наследственной.

Встречается Пасмурцев преимущественно в северных и центральных регионах России — в Вологодской, Архангельской, Костромской областях. Там, где говор был нетороплив и суров, такие прозвища приживались особенно хорошо. По данным переписей XIX века, носители фамилии числились в основном среди государственных крестьян — то есть лично свободных, но приписанных к земле. Дворянских родов с этой фамилией не зафиксировано.

Редкий вариант — Пасмурцов, с ударением на последний слог. Такая форма могла возникнуть из-за местного произношения или ошибки писаря, но встречается намного реже. Однокоренные фамилии — Пасмуров, Пасмуренков — в России единичны, что делает Пасмурцева характерным примером «прозвищной» фамилии, сохранившей живую бытовую речь прошлого.