Фамилия Радионцев образована от имени или прозвища, а её суффикс -ев указывает на принадлежность к роду. Основа — Радионец, то есть «сын Радиона» или «человек из рода Радиона». Имя Радион — это народная, разговорная форма канонического имени Родион. В русской традиции имя Родион, в свою очередь, восходит к греческому «Родион» — «житель острова Родос» или «розовый». Так что в основе фамилии лежит нередкое в прошлом имя, которое в быту сокращали и переделывали: Радион, Радивон, Родивон.

Суффикс -цев типичен для русских фамилий, образованных от прозвищ или имён, оканчивающихся на -ец. Радионец — так могли называть либо выходца из семьи, где отца звали Радион, либо человека, получившего прозвище по имени. В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с именем Радион, особенно в северных и центральных губерниях, что делает фамилию Радионцев географически «размытой» без привязки к одному региону.

Интересная деталь: фамилия не получила широкого распространения и осталась сравнительно редкой. В отличие от массовых Родионовых или Радионовых, форма Радионцев закрепилась в тех местах, где имя бытовало в местном говоре — с ударением на первый слог (Радион) и с уменьшительным суффиксом -ец. Такая модель (имя + -ец + -ев) встречается реже, чем простой патроним на -ов, и говорит о том, что предок носителя фамилии был не просто «Радионов сын», а «Радионец» — возможно, так его выделяли в общине.

Вариантов написания фамилии немного: в старых метрических книгах можно встретить Радионцев и изредка Родионцев, но последнее — уже результат влияния литературной нормы. Основная масса носителей фамилии сосредоточена в Поволжье и на юге России, что подтверждает её крестьянское происхождение: в среде духовенства или дворянства такие фамилии почти не встречались.