Фамилия Устянцев образована по самой распространённой модели русских фамилий — с помощью патронимического суффикса -ев, который присоединяли к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или -й. В данном случае основа — Устянец. Суффикс -ец в русских прозвищах и фамилиях часто указывал на принадлежность к местности: так называли человека, родом из определённого места. Следовательно, Устянец — это «тот, кто из Устья».

Корень фамилии — «устье» (место впадения реки). На Руси множество поселений назывались Устье, Устьинское, Устьянка и подобными именами. Фамилия Устянцев, скорее всего, закрепилась за выходцем из одного из таких сёл или деревень. Учитывая суффикс -ец, прозвище «устянец» могло означать «житель с Устья» или «человек с реки Устьи» — есть река Устья в Архангельской области, приток Ваги. В таком случае фамилия имеет чёткую географическую привязку к Русскому Северу.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с личным именем Устьян. Это народная форма канонического имени Иустин (от латинского justus — «справедливый»). В этом случае Устянцев — потомок Устьяна, то есть сын Устьяна (с добавлением суффикса -ец как уменьшительного или для обозначения потомка). Однако модель «имя + -ец» для образования фамилий встречается реже, чем топонимическая, поэтому версия с прозвищем по месту жительства правдоподобнее.

Особенность фамилии — её относительная редкость и прозрачная внутренняя форма. В отличие от фамилий на -ов/-ин, которые часто теряют связь с исходным словом, Устянцев почти сразу отсылает к конкретному географическому объекту. В документах XIX века носители фамилии встречаются в основном в северных и центральных губерниях России, что подтверждает её связь с гидронимом Устья или сёлами с названием Устье. Сословный состав был разным: среди Устянцев были и крестьяне, и мещане, и купцы — фамилия не указывает на аристократическое происхождение.