Фамилия Тамбовцев напрямую рассказывает, откуда родом был её первый носитель. В её основе лежит прозвище Тамбовец, которым в старину называли уроженца Тамбова или человек, долго жившего в этих краях. Суффикс -ев в окончании указывает на традиционную русскую модель образования фамилий от прозвищ, отвечая на вопрос «чей ты будешь?» — то есть сын, внук или потомок Тамбовца.

История Тамбова, давшего фамилии имя, начинается 17 апреля 1636 года, когда государев стольник и воевода Роман Боборыкин заложил здесь опорный пункт Московского государства в районе Дикого Поля. Место выбрали не сразу: крепость планировали построить у переправы через реку Цну, напротив устья реки Тамбов (сегодня она называется Лесной Тамбов). Однако то место оказалось неудобным, и город подняли на двадцать вёрст ниже по течению Цны.

Народная этимология, впрочем, предлагает и другую версию названия города. Говорят, будто во время одной из осад крепости нападавшие несколько дней не могли её взять, и тогда один из них в отчаянии воскликнул: «Там Бог!» — так и появилось имя города. Эта легенда красива, но историки и лингвисты относятся к ней скептически, отдавая предпочтение версии о реке Тамбов, а само слово, вероятно, имеет мордовские корни.

В конце XVII века Тамбов стал одним из сборных пунктов русских полков, участвовавших в азовских походах Петра I. После неудачи первого похода царь ускорил строительство военно-морского флота, и для рубки лесов потребовалась рабочая сила тамбовских крестьян. Тамбовская древесина во многом стала основой первого русского флота — этот факт добавляет фамилии Тамбовцев оттенок причастности к большому историческому делу, хотя, конечно, прямого отношения к происхождению фамилии он не имеет.

Прозвище Тамбовец закреплялось за человеком, который уходил из родных мест на новые земли, и потому фамилия встречается далеко за пределами Тамбовской области. Так, в Книге памяти Воронежской области внесён Тамбовцев Алексей Илларионович, родившийся в 1890 году в селе Краснолипье Репьевского района. В Книге памяти Томской области упоминается Тамбовцев Афанасий Семенович (1907 года рождения) из Челябинской области, а в Книге памяти Архангельской области записан плотник Тамбовцев Василий Захарович (1899 года рождения), проживавший в Воронежской области. Эти записи показывают, как потомки выходцев с тамбовщины разнесли фамилию по всей стране.

Среди известных носителей — Виталий Леонидович Тамбовцев (родился 1 января 1947 года), российский экономист, доктор экономических наук, профессор, заведующий лабораторией институционального анализа экономического факультета МГУ и член Группы «СИГМА». Его научная карьера не связана с историей фамилии, но сам факт того, что фамилия живёт и встречается в современной академической среде, говорит о её устойчивости.

Таким образом, фамилия Тамбовцев — это типичный пример «географической» фамилии, которая возникла не из ремесла или личной черты, а из места рождения предка. Она несёт в себе память о пограничной крепости XVII века, о людях, осваивавших Дикое Поле, и о тех, кто позже разъехался по всей России, сохранив в фамилии связь с малой родиной.