Фамилия Зырянцева — женская форма фамилии Зырянцев, а та, в свою очередь, образована от прозвища или именования Зырянец. Основа здесь — этноним «зыряне», историческое название народа коми (коми-зырян), которое использовалось в русском языке вплоть до начала XX века. Модель образования проста: к основе «зырян» добавили суффикс -ец (Зырянец — «человек из зырян»), а затем типичный русский патронимический суффикс -ов, обозначающий принадлежность: «сын Зырянца». Суффикс -ев в написании Зырянцев — фонетическое изменение после мягкого «ц».

Главный вопрос: кем был первый носитель прозвища? Самая прямая версия — предок происходил из земель коми-зырян (современная Республика Коми, части Архангельской и Кировской областей) или жил среди них. В русских деревнях и городах переселенца с севера легко могли прозвать по месту выхода. Однако этнические прозвища на Руси часто давали не по реальной национальности, а по внешности, говору или обычаям. Человека с раскосыми глазами, скуластым лицом или «окающим» говором могли в шутку назвать Зырянином, даже если он был чистокровным русским из-под Рязани.

Менее вероятна, но возможна связь с диалектным словом «зырян» (или «зыря») — в некоторых говорах так называли непоседливого, вертлявого человека, а также нечистую силу или домового. В этом случае прозвище носило бытовой, а не этнический характер. Но ономасты (в частности, Б. Унбегаун в «Русских фамилиях») в первую очередь указывают на этнонимическое происхождение, считая его основным для фамилий на -цев от народов финно-угорской группы.

Географически фамилия Зырянцев (и Зырянцева) тяготеет к северным и уральским регионам России: Пермский край, Свердловская, Кировская, Вологодская области. Встречается она и в Сибири — туда предки могли переехать в ходе колонизации или ссылки. Сословного барьера фамилия не имела: Зырянцевы встречались и среди крестьян, и среди купцов, и среди духовенства (где прозвище могли получить по месту предыдущей службы отца). Ударение в фамилии обычно падает на второй слог — Зыря́нцев, хотя в народной речи иногда смещается на первый.