Фамилия Урсатьева — женская форма фамилии Урсатьев, и её происхождение напрямую связано с мужским прозвищем или именем. В основе лежит нецерковное имя или прозвище Урсат. Разбор этой основы — самая интересная часть, поскольку корень здесь неочевиден и допускает две версии.

Первая и наиболее вероятная версия связывает Урсат с тюркским словом «урса» или «урсак» — в ряде тюркских языков это «драчун», «забияка», «задира». В татарском, башкирском и других языках Поволжья такие прозвища давали человеку с бойким, неуживчивым характером. Суффикс -ат в тюркских именах мог усиливать значение или служить уменьшительно-ласкательным окончанием. Таким образом, Урсат — это «драчун» или «забияка», и фамилия образована по русской модели: от прозвища Урсат с помощью патронимического суффикса -ев (форма «чей сын?» — Урсатьев). Переход твёрдого «т» в мягкий «ть» перед суффиксом — типичное фонетическое явление в русском языке (сравните: Свист — Свистьев, Кулат — Кулатьев).

Вторая версия, менее распространённая, но имеющая право на существование, — связь с древнескандинавским именем Урс (Urs) или Урси (Ursus), что означает «медведь». В этом случае Урсат могло быть русифицированной формой этого имени с добавлением уменьшительного -ат. Однако эта гипотеза слабее: скандинавское влияние на формирование русских фамилий было ограничено и в основном касалось знатных родов, а суффикс -ат в таком контексте нехарактерен.

Географически фамилия Урсатьев (и Урсатьева) встречается преимущественно в регионах с сильным тюркским влиянием — в Поволжье, на Урале, в Оренбургской области. Это указывает на то, что предки носителя фамилии, скорее всего, жили в зоне контакта русских и тюркских народов, и прозвище Урсат было дано либо русскому человеку за буйный нрав, либо крещёному татарину или башкиру. Сословно это могли быть крестьяне, посадские люди или казаки — фамилия не указывает на дворянское происхождение, так как не имеет типичных аристократических суффиксов (-ский, -инов).

Особенность написания — мягкий знак в основе («Урсатьев», а не «Урсатев») — не ошибка, а закономерное смягчение перед гласной, закрепившееся в документах. В старых метрических книгах можно встретить вариант Урсатов, но форма с «ь» стала основной.