Фамилия Павловцев, как и многие русские фамилии, образована от имени собственного. В её основе лежит крестильное имя Павел, которое пришло на Русь вместе с христианством из Византии. В переводе с латыни это имя означает «маленький» — так апостол Павел, носивший до обращения к вере имя Савл, назвал себя в знак смирения.

Словообразовательная модель здесь не совсем обычная. Если от имени Павел чаще всего появлялись фамилии Павлов, Павлович, Павлухин, то форма Павловцев указывает на более сложную цепочку. Сначала от имени Павел возникло отчество Павловец — так могли называть сына, внука или человека, находившегося в услужении у Павла. Затем от этого отчества, по модели «чей будешь?», образовалась фамилия Павловцев, то есть «сын Павловца». Такой путь — от имени к отчеству и лишь потом к фамилии — характерен для фамилий, которые закрепились позже, в XVII–XVIII веках, когда основная масса простых людей получала наследственные прозвания.

Судя по суффиксу -ец, прозвище Павловец могло иметь и географический оттенок: так иногда называли выходца из деревни, села или починка, носивших название Павлово, Павловка или Павловец. Таких топонимов в России множество, поэтому часть носителей фамилии могла получить её не от имени, а от места жительства. Обе версии имеют право на существование, но первая, антропонимическая, выглядит правдоподобнее: связка «имя — отчество — фамилия» для русской ономастики более типична.

Фамилия Павловцев встречается в документах начиная с XVI века, когда в писцовых книгах и ревизских сказках фиксировали крестьян и посадских людей с такими прозваниями. В основном она бытовала в центральных и северных губерниях России, а также на Урале, куда переселенцы приносили свои фамилии в ходе колонизации новых земель. О точном месте и времени возникновения говорить сложно: процесс формирования фамилий был длительным, и одна и та же фамилия могла независимо появиться в разных регионах.

Фамилия Павловцев не принадлежала знатным родам — её носителями были преимущественно крестьяне, ремесленники и мещане. В этом её ценность для историка: она сохранила память о простых людях, которые не оставили следов в летописях, но передали потомкам имя своего предка. Сегодня фамилия остаётся сравнительно редкой, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: круг потенциальных родственников невелик, и проследить родственные связи проще, чем в случае с распространёнными фамилиями вроде Павловых или Павловских.