Фамилия Рельцева — женская форма фамилии Рельцев, и её разбор стоит начать с суффикса -ев. Эта модель в русских фамилиях указывает на принадлежность: Рельцев буквально означает «сын Рельца» или «из семьи Рельца». Основа — прозвище Релец, которое, скорее всего, образовано от слова «рель» или «релька».

В русских говорах «рель» — это не только железнодорожная деталь, но и жердь, перекладина, брус. В некоторых диалектах «релью» называли длинный шест для подъёма тяжестей или часть ткацкого станка. Значит, прозвище Релец могли дать человеку высокому и худому, похожему на жердь, либо мастеру, работавшему с такими брусьями — плотнику или строителю. Уменьшительный суффикс -ец придаёт прозвищу оттенок скорее насмешливый или бытовой, чем официальный: не «Рель», а «Релец» — как «маленький жердяй» или «парень с релькой».

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с географическим названием. В Тверской и Псковской областях есть топонимы Рельцы, Релье — деревни, получившие имя от той же основы. Тогда Рельцев — это человек, выходец из такого места, но для фамилии на -ев такая модель встречается реже, чем для фамилий на -ский.

Фамилия редкая, нечастотная. Встречается в основном в центральных и северных областях России, особенно в Вологодской и Архангельской губерниях, где диалектное слово «рель» было в ходу. В дореволюционных документах Рельцевы фиксировались среди крестьян и мещан, без связи с дворянством. Современных известных носителей с такой фамилией нет — это фамилия, сохранившаяся в глубине народной среды, без громкой истории, но с ясным и живым корнем.