Фамилия Царьгородцева — женская форма фамилии Царьгородцев. Она образована по стандартной русской модели притяжательных прилагательных с суффиксом -ев (после ц), указывающим на принадлежность: «чей сын?» — Царьгородцев, то есть сын Царьгородца. Основа фамилии — прозвище или именование человека по месту его прежнего жительства: «царьгородец», то есть выходец из Царьграда.

Царьград — древнерусское и славянское название Константинополя, столицы Византийской империи (современный Стамбул). На Руси это слово было хорошо известно по летописям, сказаниям и церковным текстам. Прозвище Царьгородец давали либо человеку, который действительно побывал в Константинополе (например, купцу, паломнику или дипломату), либо тому, кто когда-то жил в этом городе и переселился на Русь. В XV–XVI веках, после падения Византии, в русских землях оказалось немало выходцев оттуда — греков, южных славян, которые оседали в Москве и других городах. Их часто записывали по месту выхода: Грек, Волошанин, Царьгородец.

Фамилия Царьгородцев — довольно редкая, с яркой географической окраской. Она стоит в одном ряду с однокоренными: Царьградский, Царьградов, Царьгородский. По модели образования она близка к фамилиям, образованным от названий других городов: Ростовцев, Новгородцев, Псковитянинов. Суффикс -ев указывает на то, что основа заканчивалась на ц (Царьгородец → Царьгородцев), что типично для прозвищ, обозначающих жителя определённой местности.

Географически фамилия встречается в разных регионах России, но заметных очагов концентрации нет — это говорит о её относительно позднем закреплении и не слишком широком распространении. В дореволюционных источниках носители фамилии встречаются среди крестьян и мещан, реже — среди купцов. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

В современном написании фамилия Царьгородцева сохраняет архаичную форму, напоминая о том, что когда-то её основатель носил прозвище, связанное с великим городом, который для средневекового человека был символом роскоши, власти и православной святости.