Фамилия Пацеева — женская форма от Пацеев, и её разбор стоит начать с суффикса. Модель на -еев (а не на -ов) указывает на основу, которая заканчивается на -ей или -ец. В данном случае исходным, скорее всего, было прозвище или мирское имя Пацей — вариант более известного Пацюк или Паца. Корень «пац-» в русских говорах имел несколько значений: в южных и западных регионах «пацюк» — это крыса (от польск. pacuk), а в диалектах центральной России «пацан» — мальчик, парень, и «пац» — звукоподражательный корень, связанный с чем-то мелким или шустрым. Поэтому прозвище Пацей мог получить либо человек, похожий на юркого грызуна (метафора по поведению), либо просто молодой парень — в говорах слово «пацей» иногда употребляли как ласковое обращение к подростку.

Менее вероятная, но допустимая версия — связь с крестильным именем Павел. В народной речи имя Павел сокращалось до Пава или Паша, а Пацей могло возникнуть как гипокористическая форма через цепочку Павел → Пава → Павца → Пацей. Однако эта гипотеза слабее: для имени Павел типичны суффиксы -ша, -вка, -вушка, а форма с -цей встречается редко и в основном в белорусских и украинских говорах, где «пацей» — самостоятельное слово.

Географически фамилия Пацеева встречается в основном в южнорусских областях (Белгородская, Воронежская, Ростовская области) и на востоке Украины. Это подтверждает связь с диалектным «пацюк» — в этих краях слово было в ходу. Суффикс -еев, а не -ев, указывает на то, что основа прозвища оканчивалась на мягкий согласный или на -й: Пацей → Пацеев. В документах XVII–XVIII веков можно найти упоминания крестьян с прозвищем Пацей в однодворческих слободах, что косвенно говорит о недворянском происхождении фамилии — её носители, скорее всего, были из крестьян или мещан.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Пацюков, Пацаев, Пацков) показывает, что Пацеева — одна из самых редких форм. В ней сохранился суффикс -ей, который в других вариантах заменился на -юк или -ок. Поэтому фамилия интересна именно как архаичная диалектная запись прозвища, не подвергшаяся поздней унификации.