Фамилия Ватенцова — редкая, и её разговорная, «нефамильная» основа сразу бросается в глаза. Скорее всего, перед нами вариант фамилии Ватенцов, образованный по модели притяжательных прилагательных с суффиксом -ов (-ев). Однако центральный вопрос — что такое «Ватенц»?

Самая вероятная версия — фамилия восходит к прозвищу или имени Ватенец, где суффикс -ец указывает на принадлежность к какой-то местности или группе людей. В ономастике суффикс -ец часто давал прозвища выходцам из определённых мест: скажем, «тверяк» — «тверяк», а «ватенц» могло означать человека из местности, носившей название вроде Вата, Ватня или Ватино. Такие топонимы встречаются в северных и центральных областях России. Корень «ват-» может быть связан с диалектным словом «ватага» (толпа, артель, шайка). Тогда Ватенец — это член артели, промысловой ватаги, что логично для крестьянского или рыбацкого быта.

Менее вероятна, но возможна связь с личным именем Вата (краткая форма от крестильного имени Ват, которое в святцах встречается редко). В таком случае Ватенцов — сын Ваты, а сама фамилия — типичная отчество с суффиксами -ец- + -ов.

Написание Ватенцова (с буквой «ц» в середине) отличает её от более частых фамилий на -ов с основой на мягкий согласный (Ватенев, Ватенин). Суффикс -ец здесь — не уменьшительный, а скорее указательный, «именующий»: он превращает корень в название человека по характерному признаку или месту. Географически фамилия встречается точечно, без явной концентрации в одном регионе, что типично для редких прозвищных фамилий, не размножившихся в масштабах уезда.

Если искать аналоги, то в одном ряду с Ватенцовым стоят фамилии Холоденцов, Дубенцов, Костенцов — все они построены по схеме «прилагательное/существительное + -ец + -ов». Фамилия не дворянская и не купеческая: её носители, скорее всего, происходили из крестьян или посадских людей, получивших прозвище по роду занятий или месту жительства.