Фамилия Вотенцов — редкая, её вряд ли встретишь в списках распространённых. При первом взгляде бросается в глаза суффикс -ов, типичный для русских фамилий, образованных от мужских имён или прозвищ. Но основа «Вотенц-» неочевидна и требует разбора.

Самая вероятная версия — происхождение от прозвища или имени Вотенец. Это слово могло быть образовано от диалектного «воть», «вотка» — так в некоторых говорах называли вошь, мелкого паразита. Прозвище Вот, Вотка или Вотенец давали человеку, который был очень мелким, суетливым или, наоборот, дотошным и приставучим — по ассоциации с назойливым насекомым. Такие «насекомые» прозвища (Жук, Блоха, Комар) в русской традиции не были оскорблением, а скорее меткой характера или внешности. Фамилия Вотенцов тогда означает «потомок Вотенца».

Есть и более прозаичная, но менее вероятная версия: связь с глаголом «воткать» (воткать нить в ткань) или с устаревшим «воть» — часть, доля. Однако в этом случае форма была бы скорее Вотков или Вочков. Суффикс -енц- в русских фамилиях часто указывает на уменьшительную или уничижительную форму (ср. Кузнец — Кузнецов, но не «Кузнеценцов»), что делает версию с прозвищем убедительнее.

Географически фамилия могла закрепиться в центральных или северных губерниях России, где диалектная лексика была богата подобными прозвищами. Встречаются варианты написания: Вотенцев, а также искажённое Ватинцов — путаница из-за акающего произношения.

Социальный статус первых носителей, скорее всего, был крестьянским или посадским. В дворянские родословные книги Вотенцовы не попали — это фамилия из народной среды, где прозвище давало точную, хоть и нелестную характеристику, которая со временем стала родовым именем.