Фамилия Сонцева — женская форма фамилии Сонцев, которая образована от прозвища или мирского имени Сонце. В русской традиции дохристианские имена, связанные с явлениями природы, встречались нередко: Сонце, Месяц, Заря, Ветер. Такое имя могли дать ребёнку, родившемуся в солнечный день, или же человеку с весёлым, «тёплым» нравом. В основе лежит древнерусское слово «съньце» (солнце), которое постепенно упростилось до формы «сонце» в южнорусских и украинских говорах.

Суффикс -ев- в фамилии Сонцев указывает на принадлежность: буквально «сын Сонца». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на мягкий согласный или -е. Если бы основа звучала как «Солнц-», фамилия писалась бы через -ов- (Солнцов), но вариант с «Сонц-» — более архаичный и диалектный. В официальных документах XIX века встречаются обе формы: и Сонцев, и Солнцев, причём первая нередко фиксировалась в южных губерниях России и на территории современной Украины.

С точки зрения социального происхождения, Сонцевы не принадлежали к древним аристократическим родам, но отдельные ветви могли попасть в дворянство по выслуге. Например, в «Общем гербовнике дворянских родов Всероссийской империи» есть род Солнцевых, восходящий к концу XVII века, но он пишется через «о». Фамилия Сонцева, с буквой «о» в первом слоге, чаще встречалась среди крестьян, мещан и купечества, где сохранялась народная произносительная норма.

Однокоренные фамилии — Сонцов, Солнцев, Сонцев, а также более редкие Сонцова, Солнцева. В украинском языке аналоги — Сонцева, Сонцевий. Иногда фамилию путают с Сонцевой, но разница только в окончании: Сонцева — притяжательная форма (чья?), а Сонцева — вариант женской фамилии, зафиксированный в некоторых переписях.

Таким образом, Сонцева — фамилия с прозрачной этимологией, уходящая корнями в народное почитание солнца как источника жизни. Её носительница — потомок человека, которого в своё время прозвали Солнцем, возможно, за открытый характер или просто по случайности рождения в ясный день.