Фамилия Вольгачев образована от прозвища или нецерковного имени Вольгач, а оно, в свою очередь, — от прилагательного «вольгач». В русских говорах, особенно северных и сибирских, это слово означало «свободный», «независимый», «своевольный» человек. Реже «вольгачом» называли того, кто жил на воле, не был приписан к общине или крепостному тяглу. Таким образом, прозвище давалось человеку с независимым характером или особым социальным статусом: вольному крестьянину, отходнику, а то и разбойнику, промышлявшему на стороне.

Суффикс -ев- (а не более распространённое -ов-) указывает на то, что основа прозвища оканчивалась на мягкий согласный или шипящий: Вольгач → Вольгачев, то есть «сын Вольгача». Такая модель типична для северорусских и некоторых поволжских фамилий, где звучание было более «цокающим» или мягким. Встречаются и однокоренные фамилии: Вольгачёв (с ударением на ё, что может указывать на вариант произношения в других говорах), а также Вольгин, Вольнов — но они образованы от других основ.

Географически фамилия редкая, её очаги фиксируются в Архангельской, Вологодской областях и в Сибири, куда переселялись поморы и крестьяне-старообрядцы. Это косвенно подтверждает версию о прозвище «вольгач»: в северных краях, где крепостное право было слабее, а общинные порядки жёстче, подобное прозвище могло закрепиться за человеком, который ходил «сам по себе». Связь с рекой Волгой маловероятна: форма «Вольга» вместо «Волга» встречается в диалектах, но в таком случае фамилия звучала бы как Вольгин или Вольгинский. Для Вольгачева основа — именно прозвище, а не гидроним.

В дореволюционных переписях и метриках фамилия почти не встречается, что говорит о её локальном бытовании среди крестьян и мещан. После отмены крепостного права многие «вольгачи» могли уйти в города или на промыслы, и фамилия разошлась шире, но осталась малочисленной. Сегодня носители Вольгачевых живут в основном на севере России и в Москве, но точная статистика отсутствует.