Фамилия Царыцын — редкий пример, где современное написание расходится с тем, что слышится и что закреплено в языке. На слух она неотличима от фамилии Царицын, и это ключ к её происхождению. В русской ономастике суффикс -ын (а не -ин) указывает на основу, оканчивающуюся на -а или -я: Царица → Царицын. Но в фамилии стоит буква «ы» после «р», что орфографически передаёт твёрдое произношение. Скорее всего, перед нами диалектное или историческое написание, закреплённое в документах: в южнорусских говорах и в старом письме «цы» и «ци» могли путать, а фамилию записывали на слух, как Царыцын.

Основа фамилии — прозвище Царица. В крестьянской и посадской среде XVI–XVII веков «царицей» могли назвать женщину с властным, гордым нравом, либо ту, что служила при царском дворе (например, кормилицу, мамку, постельницу). Реже прозвище давали мужчине — в насмешку или за «царские» замашки. Фамилия образована по патронимической модели: сын Царицы — Царицын, то есть потомок человека, которого знали под этим прозвищем.

Географически фамилия тяготеет к югу России — Воронежская, Курская, Ростовская области, а также к бывшим казачьим землям. Там слово «царица» в быту звучало чаще, чем в северных говорах, и фамилия не была редкостью. Важно отличать Царыцыных от носителей фамилии Царицын: это одна и та же этимологическая ветвь, разошедшаяся в написании из-за ошибок писцов и местных произносительных норм.

Никакого отношения к городу Царицын (ныне Волгоград) фамилия не имеет. Город получил название от реки Царица, а фамилия — от личного прозвища. Связь могла бы возникнуть, если бы предок был родом из тех мест, но в таком случае фамилия скорее писалась бы как Царицынский или Царицынцев. Для фамилии Царыцын версия с прозвищем остаётся основной и наиболее обоснованной.