Фамилия Гнилицын — относительно редкая, но с прозрачной внутренней формой. Её основа — слово «гниль» или прилагательное «гнилой», а суффикс -ицын указывает на принадлежность. В русской антропонимии суффикс -ицын встречается реже, чем привычные -ов или -ин, и обычно крепится к основам, оканчивающимся на -ица: от прозвищ или названий профессий (например, Синица — Синицын). В случае с Гнилицыным исходным словом могло быть прозвище Гнилица.

Само прозвище Гнилица могло иметь несколько значений. Первое — бытовое: так могли назвать человека, живущего в сыром, болотистом месте, у «гнили» — топи или гнилого озера. Второе — переносное, связанное с характером: вялого, медлительного или «гнилого» в смысле ненадёжного человека. Не исключён и третий, более узкий вариант: в некоторых говорах «гнилицей» называли особую породу грибов или трухлявое дерево, и прозвище могло пристать к леснику, грибнику или плотнику, работавшему с некачественным лесом.

В пользу того, что фамилия образована от прозвища, а не от географического названия, говорит её модель. Фамилии на -ицын в массе своей — патронимы (по отцу) от прозвищ на -ица. То есть Гнилицын — буквально «сын Гнилицы». Если бы фамилия происходила от названия деревни Гнилицы (такие встречаются в центральной России), форма была бы, скорее всего, Гнилицкий — с типичным для топонимических фамилий суффиксом -ский.

Словообразовательная цепочка проста: гнилой → Гнилица (прозвище) → Гнилицын (сын Гнилицы). Ударение, как в большинстве фамилий на -ицын, падает на второй слог: Гнил́ицын. Аналогичные по структуре фамилии — Синицын, Лисицын, Курицын — тоже образованы от названий живых существ или предметов с суффиксом -ица. Гнилицын стоит в этом ряду особняком из-за негативной семантики основы, что не редкость для русских прозвищных фамилий: такие неблагозвучные имена давали как оберег или просто «от противного», чтобы отвести беду.

В документах фамилия встречается с XVII–XVIII веков, преимущественно в южнорусских и центральных губерниях, где были распространены говоры с окончанием -ица. Сегодня Гнилицыны — нечастая фамилия, её носители живут в основном в России и на Украине.