Фамилия Цельсов — редкий случай, когда русская фамилия образована от латинского прилагательного. Её основа — слово «celsus», что значит «высокий», «возвышенный», «величественный». В отличие от подавляющего большинства русских фамилий, которые строятся на славянских именах, прозвищах или названиях профессий, Цельсов имеет прямое книжное происхождение, связанное с духовным или академическим сословием.

Суффикс -ов указывает на стандартную модель русской фамилии, но в данном случае он присоединён не к русскому корню, а к латинской основе. Это характерно для фамилий, которые давали выпускникам духовных семинарий. В XVIII–XIX веках будущим священникам нередко меняли фамилии на более благозвучные, часто латинские или греческие, по случаю окончания училища. Так Цельсов мог появиться у семинариста, которого за успехи или склонность к наукам прозвали «высоким» — в переносном смысле, как возвышенного умом или духом.

Вторая версия, менее вероятная, но возможная: фамилия могла возникнуть от прозвища Цельс, данного человеку высокого роста или гордой осанки. Однако в крестьянской среде такие книжные прозвища встречались редко, а вот в среде духовенства — сплошь и рядом. Поэтому наиболее правдоподобно, что предки носителей фамилии Цельсов были священнослужителями, получившими эту фамилию при поступлении в семинарию.

Фамилия крайне редкая. Встречается преимущественно на юге России и в центральных областях, где были сильны духовные учебные заведения. По данным современных исследований, Цельсов не входит даже в первую десятку тысяч самых распространённых русских фамилий, что делает её уникальным маркером происхождения из узкой социальной группы — русского образованного духовенства.