Фамилия Тамбовцев напрямую связана с названием города Тамбов и указывает на то, что её носитель — потомок человека, который некогда был уроженцем этих мест. В основе фамилии лежит прозвище Тамбовец, которое в старину давали выходцу из этого города или его окрестностей. Такая модель образования фамилий от названия местности — одна из древнейших в славянской традиции: человек, переселившийся в другой край, получал прозвище по месту прежнего жительства, а его дети и внуки уже наследовали это прозвище как родовое имя.

История Тамбова, давшего фамилии основу, началась в XVII веке. Город основали 17 апреля 1636 года как опорный пункт Московского государства в районе Дикого Поля. Крепость первоначально намечалось построить близ переправы на реке Цне напротив устья реки Тамбов (ныне Лесной Тамбов), однако место оказалось неудобным, и город возвели на двадцать вёрст ниже по течению. С этим названием связана и народная легенда: будто бы во время осады крепости один из нападавших, видя стойкость защитников, воскликнул: «Там Бог!» — и это якобы дало имя городу. Впрочем, лингвисты относятся к такой версии скептически, считая её поздней народной этимологией: гидроним Тамбов, скорее всего, имеет более древнее, финно-угорское происхождение.

Тамбовская земля оставила заметный след в русской истории. Уже в конце XVII века город стал сборным пунктом полков, участвовавших в азовских походах Петра I. После неудачи первого похода царь распорядился ускоренно строить военно-морской флот, и для этого потребовались рабочие руки тамбовских крестьян, которые рубили леса. Тамбовская древесина, по сути, стала основой для первых кораблей русского флота. Поэтому предок Тамбовцевых вполне мог быть не только переселенцем, но и человеком, причастным к этим важным событиям.

Суффикс -ев в фамилии указывает на притяжательную форму: Тамбовцев буквально означает «сын Тамбовца». Это типичная патронимическая модель, которая закрепилась в русских фамилиях к XVII–XVIII векам. О точном времени возникновения конкретно этой фамилии говорить сложно: процесс формирования родовых имён был длительным и не всегда привязан к одной местности. Окончательные выводы о происхождении конкретной ветви Тамбовцевых возможны только после серьёзных генеалогических изысканий.

Документальные следы фамилии встречаются в Памятных книгах разных регионов. Так, в Книге памяти Воронежской области записан Тамбовцев Алексей Илларионович, родившийся в 1890 году в селе Краснолипье Репьевского района. В Книге памяти Томской области упомянут Тамбовцев Афанасий Семенович (1907 года рождения) из Челябинской области, а в Книге памяти Архангельской области — плотник Тамбовцев Василий Захарович (1899 года рождения), проживавший в Воронежской области. Разброс мест, где фиксируются носители фамилии, подтверждает, что предки Тамбовцевых в разное время расходились по всей стране, сохраняя в родовом имени память о своей малой родине.

Среди современных носителей фамилии выделяется Виталий Леонидович Тамбовцев (род. 1 января 1947 года) — известный российский экономист, доктор экономических наук, профессор и заведующий лабораторией институционального анализа экономического факультета МГУ, член Группы «СИГМА». Его научная карьера — пример того, как фамилия, начавшаяся с географического прозвища, благополучно дожила до наших дней в среде столичной интеллигенции.