Фамилия Воротыцев образована от прозвища или нецерковного имени Воротыц. В основе лежит глагол «воротить» — в старину он имел много значений: поворачивать, возвращать, отворачивать, а также управлять, распоряжаться (ср. «воротить делами»). Суффикс -ец указывал на принадлежность к месту или на характерное действие: Воротыц — тот, кто воротит, то есть либо человек, занятый поворотом чего-то (например, работающий с воротами, на речном повороте), либо распорядитель, «воротила» в хозяйстве.

Самый редкий элемент фамилии — суффикс -ев в окончании. Типичная модель «Воротыц + ев» встречается нечасто: обычно фамилии от основ на -ец получали суффикс -ов (Воротыцов), а здесь мы видим вариант, характерный для южнорусских и украинских говоров, где после мягкого или шипящего звука чаще писали -ев. То есть Воротыцев — это форма, закрепившаяся в произношении именно с мягким «ц»: Воротыц — Воротыцев.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России. В дореволюционных переписях Воротыцевы встречались в Тульской, Рязанской и Воронежской губерниях. Это согласуется с диалектной зоной, где слово «воротить» бытовало в значении «вертеть, поворачивать» и где оканчание -ев было нормой для фамилий от основ на -ц.

Версия о связи с городом Воротынск (ныне в Калужской области) возможна, но маловероятна: житель Воротынска получил бы фамилию Воротынский или Воротынцев, а не Воротыцев. Разница в суффиксе принципиальна: -ыц- против -ын-.

Таким образом, Воротыцев — фамилия от прозвища, указывавшего на род занятий или характер человека. Её носители в большинстве своём — потомки крестьян или посадских людей, получивших фамилию по прозвищу предка, а не по имени или месту жительства.