Фамилия Византий — редкий случай, когда географическое название стало личным прозвищем, а затем и фамилией, почти не изменив формы. В отличие от подавляющего большинства русских фамилий, образованных от крестильных имён, прозвищ или профессий, эта напрямую отсылает к Византийской империи и её столице — Константинополю, который на Руси долго называли Царьградом.

Словообразовательная модель здесь нестандартна. Фамилия не имеет типичного русского суффикса (-ов, -ин, -ский) и представляет собой чистую основу — субстантивированное прилагательное или существительное в именительном падеже. Такая модель встречается в основном у фамилий позднего происхождения, часто у выходцев из духовенства или у лиц, получивших «говорящие» фамилии в семинариях. Семинаристы нередко брали себе звучные фамилии по названиям городов, стран или церковных праздников — так появились Афинские, Иерусалимовы, Римские и, конечно, Византийские.

Однако не исключено, что фамилия могла возникнуть и естественным путём — как прозвище человека, побывавшего в византийских землях, либо имевшего внешность или манеры, которые ассоциировались у окружающих с «греками» или «цареградцами». В русских говорах слово «византиец» могло означать хитрого, умудрённого жизнью человека — по стереотипному образу византийского дипломата.

Ещё одна версия, менее вероятная, но возможная: фамилия могла быть образована от имени или прозвища Визант (Византий) — так в некоторых местных говорах называли выходца из южных земель, торговца восточными товарами или даже человека с тёмным цветом волос и глаз, напоминавшего греков.

В современной России фамилия Византий встречается крайне редко, преимущественно в центральных областях и на юге. Носители её, скорее всего, потомки либо семинаристов, получивших «красивую» фамилию при поступлении в училище, либо людей, чьё прозвище закрепилось в документах при переписях XVIII–XIX веков. Спорных гипотез здесь немного — основная и самая правдоподобная версия остаётся семинарской, поскольку именно в этой среде было принято давать фамилии, звучащие торжественно и книжно.