Фамилия Ячменцева образована по редкой для русских фамилий модели с суффиксом -ев- и окончанием -а, что указывает на женскую форму. Однако в основе лежит мужская фамилия Ячменцев, которую, в свою очередь, произвели от прозвища или имени Ячменец. Такая словообразовательная цепочка — от уменьшительной формы (Ячменец) через притяжательный суффикс (-ев-) — типична для фамилий, возникших в среде крестьян и посадских людей, где прозвища давали по внешности, занятию или бытовой детали.

Самое прямое объяснение — прозвище Ячменец получил человек, связанный с ячменем: либо крестьянин, сеявший эту культуру, либо торговец ячменём, либо тот, кто варил ячменное пиво (олуй) или пёк ячменный хлеб. В русских говорах слово «ячменец» могло означать и ячменный колос, и мелкую ячменную крупу. В этом случае фамилия относится к «профессиональным» и указывает на род занятий предка.

Вторая, менее очевидная версия — связь с народным названием болезни: «ячменём» называли гнойное воспаление на веке (ячмень). Прозвище Ячменец могли дать человеку с такой приметой — например, с частыми ячменями на глазу. В ономастике это не редкость: фамилии вроде Чирьев, Вередов, Болячкин образованы от названий болезней или телесных недостатков. Однако эта версия слабее: прозвища от болезней обычно давали с явным негативным оттенком, а «ячмень» на глазу — временное и не самое серьёзное явление.

Географически фамилия Ячменцев (и её женская форма) встречается в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской, Тамбовской, Рязанской губерниях — традиционных зонах выращивания ячменя. В этих местах прозвище от названия злака было бы естественным. Встречается также вариант Ячменников (от «ячменник» — ячменный хлеб или торговец ячменём), но Ячменцев — более старая форма, образованная напрямую от прозвища, а не от названия профессии.

В дореволюционных записях фамилия фиксируется с XVII века: в писцовых книгах встречаются крестьяне Ячменцевы, что подтверждает её непривилегированное происхождение. Никаких дворянских родов с этой фамилией не известно — она оставалась крестьянской и мещанской. Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог: Ячме́нцев, хотя в народной речи возможны колебания.