Фамилия Пилевцева — это женская форма фамилии Пилевцев, а та, в свою очередь, образовалась от прозвища или мирского имени Пилевец. Суффикс «-ев» указывает на типичную для русских фамилий модель притяжательности: так отвечали на вопрос «чей сын?» — Пилевцев, то есть потомок Пилевца.

Самого Пилевца, судя по всему, прозвали по месту жительства или происхождения. В России существует несколько топонимов с названием Пилево, например, в Костромской и Рязанской областях. Выходец из такого села или деревни вполне мог получить прозвище Пилевец — «житель Пилева». Однако есть и более конкретная версия, связывающая родоначальника с белорусским селом Пилевцы: переселенцы из западных губерний нередко сохраняли в прозвищах память о малой родине.

Существует и альтернативная, «профессиональная» гипотеза. Она возводит прозвище к украинскому глаголу «пиляти», то есть «пилить». В этом случае Пилевец — не географическая привязка, а указание на ремесло: предок мог быть плотником или лесорубом. Эта версия имеет право на существование, особенно если учесть, что в южнорусских говорах, граничащих с украинскими, подобные лексические заимствования не редкость. Впрочем, топонимическая версия выглядит более убедительной: она проще и не требует допущений о диалектных особенностях речи предка.

Как бы то ни было, фамилия Пилевцев (и её форма Пилевцева) закрепилась за потомками человека, которого окружающие знали под прозвищем Пилевец. С течением времени прозвище утратило прямой смысл и стало родовым именем, передающимся по наследству.