Фамилия Устимчев — редкий пример того, как народная переработка канонического имени закрепилась в фамильной модели с нестандартным суффиксом. В основе лежит имя Устим, которое представляет собой просторечную форму крестильного имени Иустин (от латинского justus — «справедливый»). В русских говорах звук «и» часто переходил в «у» под влиянием аканья или простонародного произношения, так что Иустин превращался в Устин, а уменьшительная форма Устимка дала вариант Устим.

Особенность фамилии — суффикс -чев. В русской ономастике фамилии на -чев обычно образуются от основ, оканчивающихся на твердый согласный или шипящий (ср. Ключев, Рыбачев), но в случае с Устимчев мы видим, что суффикс -ев присоединен к основе Устимч. Это указывает на то, что исходным прозвищем или именем было Устимч — краткая, разговорная форма от Устим, где -ч- — уменьшительный суффикс (как в именах Иванч, Петрушч). Таким образом, Устимчев буквально значит «сын Устимча», то есть потомок человека, которого в быту звали Устимч.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским территориям, где формы на -ев от имен с конечным -ч встречаются чаще, чем в северных регионах. Встречается она нечасто, и это говорит о том, что родоначальник мог быть выходцем из крестьянской или мещанской среды, где канонические имена переделывали на свой лад. Родственные фамилии — Устинов, Устименко, Устимович — более распространены, а Устимчев сохраняет след именно локального, «домашнего» прозвища.

Если опираться на словарь русских фамилий Б. Унбегауна, модели на -чев от уменьшительных форм встречаются в основном в центральных и южных регионах России, что подтверждает региональную привязку. Никаких сведений о дворянском происхождении или известных носителях этой фамилии нет, что типично для поздних, сугубо бытовых образований.