Фамилия Трофименцев — это отчество второго порядка, то есть «внук Трофима». Если разложить цепочку, получается: Трофим → его сын Трофимец → внук, которого в документах записали как Трофименцев. Такой способ образования фамилий был особенно распространён в среде простых людей — крестьян и посадских, где имя деда часто становилось основой для родового прозвища.

Само имя Трофим пришло из древнегреческого языка и означает «кормилец». В церковном календаре это имя связано со священномучеником Трофимом, одним из спутников апостола Павла во время третьего апостольского путешествия. По преданию, Трофим не оставлял Павла ни в каких трудностях, и эта история придавала имени особое уважение среди верующих. На Руси имя было популярным, отсюда и множество производных фамилий: Трофимов, Трофименко, Трофимчук, Трофимец и, наконец, Трофименцев.

Суффикс -ец в основе Трофименцев — редкая деталь. В русской ономастике форма «Трофимец» могла означать «сын Трофима» или человека, относящегося к роду Трофимовых. Затем к этой форме добавился притяжательный суффикс -ев, и получилось «чей сын?» — Трофименцев. Такая двойная суффиксация — характерная черта северорусских и сибирских фамилий, где отчества второго порядка встречались чаще, чем в центральных областях. Поэтому можно предположить, что корни фамилии уходят в поморские или уральские земли, откуда фамилия распространилась дальше.

Ударение в фамилии обычно падает на второй слог: Трофи́менцев, что напрямую сохраняет ударение исходного имени. В написании иногда встречается путаница с буквой «е» после «м» — некоторые пишут «Трофимянцев», но это искажение, не имеющее отношения к исторической основе. Правильная форма всегда связана с именем Трофим, а не с каким-либо другим корнем.

В целом фамилия звучит как типичное крестьянское отчество, которое закрепилось в качестве родового имени в XVIII–XIX веках, когда массово оформлялись фамилии у податных сословий. Носители фамилии — потомки человека по имени Трофим, который, судя по значению имени, мог быть кормильцем в прямом смысле: главой семьи, добытчиком, тем, на ком держался дом.