Фамилия Гарбузов напрямую связана с прозвищем Гарбуз, которое в южнорусских и украинских говорах означало «тыква» или «арбуз». Такое прозвище чаще всего давали полному, грузному или медлительному человеку — по внешнему сходству с крупным плодом. Однако есть и другой, не менее выразительный вариант: в Малороссии «поднести гарбуза» сватам было равносильно отказу невесту. Так могли прозвать незадачливого жениха, которому дали от ворот поворот. Фамилию образовали по типичной восточнославянской модели: к основе Гарбуз добавили патронимический суффикс -ов, то есть буквально «сын Гарбуза».

Прозвище документировано в юго-западных актах XVII века. В 1654 году среди шляхты Рославского уезда упомянуты «Левонтий да Микита Ермонины дети да Кузьма Левонтьева сына Гарбуз». Запись показывает, что прозвище бытовало у разных сословий, а не только у крестьян или казаков. Интересно, что фамилия Гарбузов закрепилась именно в русской форме с окончанием -ов, тогда как на Украине чаще встречается вариант Гарбуз без суффикса. Это указывает, что предки носителей фамилии либо переселились в великорусские земли, либо попали под влияние московской делопроизводственной традиции, где фамилии оформляли с помощью притяжательного суффикса.