Возможны два разных источника фамилии, довольно частой: 1) именование по владельцу, т. е. “принадлежащий царю”; 2) отчество от насмешливого прозвища Царь (аналогична фамилия Царьков от Царек).
Значение слова ЦАРЕВ в Словаре русских фамилий
Что такое ЦАРЕВ
Словарь русских фамилий. 2012