Фамилия Вертунцова — редкий случай, когда суффикс заставляет усомниться в очевидной версии. На слух она кажется образованной от глагола «вертеть» или прозвища Вертун — человека непоседливого, вертлявого, возможно, того, кто «вертится» на работе или в быту. Однако суффикс -цов- (в форме Вертунцова) выбивается из стандартной модели. Обычно фамилии на -ов/-ев образуются от основ, оканчивающихся на согласный: Вертун → Вертунов. Здесь же мы видим -унц-, что наводит на мысль об иной словообразовательной цепочке.

Скорее всего, в основе лежит не прямое прозвище Вертун, а уменьшительно-ласкательная форма имени или прозвища — Вертунец. В русских говорах суффикс -ец мог придавать слову оттенок «маленький» или «принадлежащий»: вертун — вертунец. Тогда фамилия Вертунцов (женская форма Вертунцова) — это притяжательное прилагательное от Вертунец. Такую модель Б. Унбегаун называет характерной для фамилий, образованных от прозвищ с суффиксом -ец: сначала появлялось прозвище (Вертунец), а затем фамилия по отцу («чей?» — Вертунцов).

Менее вероятная, но не исключённая версия — связь с диалектным словом «вертун» в значении «воротник» или «отложной воротник» (от «вертеться» вокруг шеи). В этом случае Вертунцов мог быть портным или скорняком, специализировавшимся на воротниках. Однако суффикс -ец здесь необъясним, и версия с прозвищем остаётся основной.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южнорусским областям, где суффикс -ец в прозвищах был распространён. Встречается она редко, что говорит о локальном происхождении — возможно, от одного корня в конкретной деревне или волости. Никаких сведений о дворянском происхождении или массовом расселении Вертунцовых в открытых источниках нет, что типично для фамилий, возникших в крестьянской среде и не попавших в родословные книги.