Фамилия Ульчев образована от краткой формы имени Ульян (каноническое Юлиан) с помощью притяжательного суффикса -ев. В разговорной речи имя Ульян давало множество обиходных вариантов: Уля, Улька, Ульч. Последний и лёг в основу фамилии. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын Ульча», то есть потомок человека по имени Ульч.

Модель образования здесь та же, что и в фамилиях Ульянов, Улькин, Ульченко. Но если Ульянов — прямая патронимическая форма от полного имени, то Ульчев — от прозвищной или уменьшительной формы. Это говорит о том, что предок носителя фамилии в быту звался не Ульяном, а именно Ульчем. Такое имя могло закрепиться за человеком в крестьянской или посадской среде, где полные имена часто заменяли краткими.

Спорных версий у этой фамилии нет. Корень прозрачен, а суффикс -ев типичен для русских фамилий, образованных от основ на мягкий согласный или -ц (ср. Кузнецов, Пономарёв). Фамилия не имеет отношения к слову «ульч» (народность на Дальнем Востоке) — это случайное звуковое совпадение, русская фамилия сложилась задолго до того, как этноним стал широко известен.

Географически фамилия Ульчев встречается преимущественно в центральных и северных регионах России, особенно в Вологодской и Архангельской областях. Там имя Ульян было популярно в старообрядческой среде, а значит, предки носителей фамилии могли быть старообрядцами. Сословно — чаще крестьяне или мещане, реже духовенство (в среде священников имя Ульян тоже встречалось, но фамилии там чаще образовывались по семинарской модели на -ский).