Фамилия Верхотурцев — один из тех редких случаев, когда происхождение можно проследить по карте почти без натяжек. Она образована от географического названия: предок носителя фамилии был выходцем из города Верхотурье на Урале. Словообразовательная модель прозрачна: сначала возникло прозвище Верхотурец («житель Верхотурья»), а затем, по стандартной для русских фамилий схеме, к нему добавился патронимический суффикс -ев, дающий ответ на вопрос «чей?» — Верхотурцев, то есть сын Верхотурца.

Город Верхотурье основали в 1598 году как острог на левом берегу Туры. Его появление напрямую связано с открытием Бабиновской дороги — нового сухопутного пути в Сибирь, который сменил старый, более долгий маршрут. Название города составное: приставка «верх-» указывает на положение выше по течению реки Тура относительно города Туринска, возникшего почти одновременно, но ниже по реке. До второй половины XVIII века Верхотурье оставался ключевым транзитным пунктом в торговле Европейской России с Сибирью, через него шли товары и люди. Позже, в конце XIX — начале XX века, город приобрёл известность как крупный религиозный центр: в Никольском мужском монастыре (основан в 1604 году) покоились мощи святого Симеона Верхотурского, и сюда стекались паломники со всей страны.

Именно эта двойная роль — сначала торговая, потом духовная — и могла разнести прозвище Верхотурец далеко за пределы Урала. Купцы, ямщики, переселенцы или паломники, покинув родные места, получали прозвание по городу, из которого вышли. Фамилия Верхотурцев не слишком распространена, но её география в основном повторяет старые пути миграции с Урала в Сибирь и центральные губернии.

Точное время возникновения фамилии установить сложно: процесс закрепления прозвищ в качестве наследственных фамилий у крестьян и посадских людей растянулся до XIX века. Однако сама фамилия — наглядный памятник русской топонимической традиции, где название города или местности без дополнительных метафор становилось родовым именем.