Фамилия Шпитонцев — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а, скорее всего, прозвище, данное по поведению или бытовой черте. Если отбросить типичный для юга России суффикс -цев (указывающий на принадлежность: «чей?» — «Шпитонцев»), остаётся корень «шпитон-». Здесь мы сталкиваемся с диалектным словом.

В южнорусских и украинских говорах «шпитон» или «шпитун» — это тот, кто шпигует, то есть набивает мясо салом, делает шпиг. Прозвище могли дать мяснику, кулинару или просто человеку, который любил шпигованное мясо. Однако есть и другая, более живая версия: «шпитон» могло означать «подглядывающий, подсматривающий» (от глагола «шпионить»). В таком случае прозвище закреплялось за любопытным или скрытным человеком, за тем, кто «шпитонит» — следит исподтишка.

Модель образования проста: прозвище Шпитон (или Шпитоня) плюс патронимический суффикс -цев. Форма на -цев, а не на -ов, характерна для фамилий, образованных от прозвищ на мягкий согласный или -а/-я. Встречаются однокоренные варианты: Шпитонов, Шпитунов, Шпигонев. Все они — из одной семантической гнезды, связанной либо с кулинарией, либо с недоверчивым наблюдением.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где было сильно влияние украинского языка и южновеликорусских говоров: Ростовская, Воронежская области, Краснодарский край, Ставрополье. В центральных и северных областях она почти не встречается. Сословного барьера у Шпитонцевых не было: прозвище могло закрепиться и за крестьянином, и за казаком, и за мещанином — в зависимости от того, кто в деревне прослыл шпитоном.

В словарях фамилия не фиксируется как широко известная, поэтому её носителям стоит искать корни в конкретных населённых пунктах юга России конца XVIII — начала XIX века, когда прозвища окончательно превращались в наследственные фамилии.