Фамилия Виноградчая — редкий пример того, как женская форма фамилии закрепилась в качестве основной. В отличие от стандартной модели «Виноградов», где суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?»), фамилия Виноградчая образована по модели притяжательных прилагательных женского рода с окончанием -ая. Исходная форма — Виноградчий, то есть «принадлежащий Винограду». Такая модель встречается реже, чем патронимы на -ов/-ев, и чаще фиксировалась на юге России и в украинских землях.

В основе фамилии лежит мирское имя Виноград. До введения обязательных христианских имён на Руси было принято давать детям имена от названий растений, животных или явлений природы. Считалось, что такое имя-оберег передаёт ребёнку силу и свойства своего «тёзки»: в случае с виноградом — плодородие, жизненную силу и процветание. Виноград на Руси был символом не только богатства, но и райского сада, поэтому имя часто давали в семьях, желавших ребёнку благополучной судьбы.

Отдельная линия бытования фамилии связана с духовным сословием. В семинариях и духовных училищах XVIII–XIX веков ученикам нередко меняли фамилии на «благозвучные» — от названий растений, библейских символов или добродетелей. Фамилию Виноград (а затем и Виноградчий, Виноградчая) могли присвоить воспитаннику как пожелание преуспевания в учёбе и службе. В этом контексте фамилия теряла связь с мирским прозвищем и становилась искусственной, «школьной».

Словообразовательный разбор: корень виноград-, суффикс -ч- (с чередованием д/ч) и окончание -ая. Суффикс -чий/-чая характерен для западнорусских и украинских говоров, где он заменял великорусское -ов. Встречаются варианты написания: Виноградчая, Виноградчий, Виноградча. В современных документах фамилия крайне редка и может быть как результатом семинарской традиции, так и сохранением архаичной модели именования.