Фамилия Вотенцева — редкая, с прозрачной, но неочевидной основой. В центре внимания здесь суффикс «-ев», который указывает на принадлежность: «чей?» — «Вотенцев», то есть сын или потомок человека по прозвищу Вотенец. Само прозвище Вотенец могло образоваться от слова «вот» — указательного междометия, которое в старых русских говорах иногда превращалось в прозвище человека, любившего вставлять в речь «вот» или «вота», то есть «вот он». Такие прозвища по характерным словам-паразитам давали болтливым или многословным людям.

Однако есть и другая, более вероятная версия. В северных и сибирских говорах слово «вотень» означало «вонь, дурной запах». Прозвище Вотень или Вотеня могли дать человеку неопрятному, либо тому, кто работал с чем-то пахучим — например, с кожей, рыбой или дегтем. Суффикс «-ец» в форме Вотенец прибавлял оттенок носителя признака: «тот, кто обладает свойством вотени». Таким образом, Вотенцевы — потомки человека, которого в округе прозвали за нечистоплотность или за специфическое ремесло.

Географически фамилия тяготеет к северу и центру России. В архивных записях XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с основой «Вотен» в Вологодской и Костромской губерниях. Дворянской ветви у Вотенцевых не зафиксировано — это фамилия крестьянского или мещанского сословия, что типично для прозвищ, образованных от бытовых черт.

В написании фамилии возможна путаница: из-за аканья в устной речи её могли записать как «Ватенцева», но корень «вот» сохраняет связь с исходным словом. Родственные фамилии — Вотенев, Вотенин, Вотенков — все они восходят к тому же кругу прозвищ, но с разными суффиксами. Так что Вотенцева — один из вариантов, сохранивший редкую словообразовательную цепочку «вот → Вотенец → Вотенцев».