Фамилия Цельсова — женская форма фамилии Цельсов, которая образована от мужского личного имени или прозвища Цельс. Основа фамилии восходит к латинскому слову «celsus» — «высокий, возвышенный, гордый». В античном мире было известно римское родовое имя Цельс (Celsus), которое носили, например, философ-эпикуреец II века и знаменитый врач Авл Корнелий Цельс. В русскую ономастику имя могло попасть через церковные святцы: в православном календаре поминают мученика Цельса, пострадавшего за веру в IV веке. Таким образом, фамилия могла возникнуть в среде духовенства — выпускников семинарий, где было принято давать «говорящие» фамилии из латыни. Второй, более бытовой вариант: основой могло послужить мирское прозвище Цельс, данное человеку за высокий рост или гордую осанку.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Цельсова — дочь или жена человека по фамилии Цельсов. Форма на -ова встречается гораздо чаще, чем на -ина, что характерно для основ на твердый согласный. Фамилия редкая, в списках массовых русских фамилий не фигурирует, что говорит о локальном или сословном происхождении — скорее всего, в среде духовенства или купечества, где ценились книжные, «ученые» прозвища. Географически носители могут встречаться в центральной России и на Урале, но точных данных о концентрации нет.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Цельсов, Цельский, Цельсин — показывает, что Цельсова осталась ближе всего к исходному латинскому корню, без адаптации через русские уменьшительные формы. Это дополнительный аргумент в пользу семинарского происхождения: такие фамилии часто оставляли без изменений, чтобы подчеркнуть книжность и связь с античной культурой.