Фамилия Долголиков — наглядный пример того, как прозвище, данное за внешность, закрепилось в родовом имени. В её основе лежит прилагательное «долголикий», то есть «длиннолицый» или, в более старом значении, «с вытянутым, продолговатым лицом». Корень «долг-» здесь употреблён не в значении «длительный по времени», а в пространственном смысле — «длинный». Второй корень, «-лик-», означает лицо, облик.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: сначала от описательного прозвища Долголик (с суффиксом -ик, который мог указывать на носителя признака) образовалась фамилия Долголиков. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — «сын Долголика». Это самая распространённая патронимическая модель в центральной России.

Интересно, что фамилия Долголиков встречается заметно реже, чем её «близнецы» Долгоруков или Долгополов. Причина в том, что прозвища по форме лица давали не так часто, как по длине рук или ног. В говорах слово «долголикий» могло звучать и как «долголицый», но именно форма с «-ик» закрепилась в фамилии, а не с «-иц». В ономастических словарях (например, в работах В. А. Никонова) эта фамилия не выделяется в отдельную статью из-за малой распространённости, но её прозрачная внутренняя форма не оставляет сомнений в происхождении.

Вероятнее всего, предок носителя этой фамилии был крестьянином или посадским человеком, получившим меткое уличное прозвище за характерную черту внешности. Сословных ограничений для такой модели не было — Долголиковы могли появиться в любой среде, где людей называли по глазам, бороде или лицу. Написание фамилии устойчивое, без вариантов через «а» (Далголиков — ошибочно), так как корень «долг-» чётко сохраняет своё значение.