Фамилия Зольцев — редкий случай, когда суффикс -ев стоит после твёрдого согласного, а не после мягкого или шипящего. Обычно после ц, ж, ш, ч пишется -ев (Кузнецов — Кузнецев, но не Кузнецов), а здесь мы видим основу на -ц и окончание -ев. Это указывает на то, что фамилия образована от прозвища или имени, которое в исходной форме оканчивалось на -ец: Золец. Буквальное значение — «сын Зольца» или «потомок того, кого звали Зольцем».

Само прозвище Золец, скорее всего, связано со словом «зола». В русских говорах «зольцем» могли называть человека, который работал с золой — например, золотаря (чистильщика выгребных ям, где золу использовали для дезинфекции) или того, кто выжигал поташ (щёлочь из золы для мыловарения и стекольного дела). Есть и другая версия: в некоторых диалектах «золь» означало «жара, пекло», и прозвище могли дать вспыльчивому или горячему человеку. Но первая версия — по роду занятий — выглядит убедительнее, потому что фамилии на -ец часто образовывались от названий ремесла.

Фамилия Зольцев — относительно молодая по модели образования: суффикс -ев появился в русских фамилиях в основном в XVII–XVIII веках, когда крестьянам и горожанам массово присваивали фамилии по отцу. До этого Золец было личным прозвищем. Встречается фамилия редко, в основном в центральных и северных регионах России, где было развито поташное производство. Если сравнивать с однокоренными — Зольников, Зольский, Зольин — то Зольцев отличается именно суффиксом, указывающим на отчество, а не на место жительства или профессию напрямую.

В дореволюционных источниках фамилия почти не фиксируется, что говорит о её низком социальном статусе: вероятно, предки Зольцевых были крестьянами или посадскими людьми, которые не попали в дворянские родословные книги. В XX веке фамилия сохранилась, но осталась малочисленной — носителей можно встретить в Поволжье и на Урале, куда переселялись крестьяне в поисках работы.