Фамилия Гнилокозов — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, состоит из двух полновесных корней, и оба — с отрицательной коннотацией. «Гнилой» и «козёл» — такое сочетание вряд ли было комплиментом. Скорее всего, так прозвали человека с дурным, неуживчивым или злым характером, либо неряшливого и нечистоплотного. В русских говорах «козёл» — не только животное, но и бранное обозначение упрямого или глупого человека, а «гнилой» — испорченный, негодный. Соединение двух уничижительных слов усилило пренебрежительный смысл прозвища.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий, закрепившихся в северных и центральных регионах. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Гнилокозов — сын Гнилокоза. Сама фамилия образована по распространённой схеме «прилагательное + существительное» (сравните: Сухоруков, Кривошеев, Белозёров), где первая часть уточняет качество.

В ономастике встречается версия, что фамилия могла относиться к «говорящим» прозвищам, которые давали не столько для обиды, сколько для точной характеристики человека в общине. В среде крестьян и посадских людей такие прозвища были обычным делом: они не воспринимались как оскорбление, а служили меткой, по которой человека помнили. Гнилокозов — это не обязательно потомок злого человека, а, возможно, потомок того, кого за глаза называли «гнилым козлом» за сварливость или неопрятность.

В исторических документах фамилия не зафиксирована широко, что говорит о её локальном бытовании. Она могла возникнуть в среде однодворцев или государственных крестьян южнорусских губерний, где были распространены составные прозвища с корнем «коз-». Родственные фамилии — Козлов, Козорезов, Козодоев — имеют другую семантику, а вот Гнилокозов стоит особняком из-за резкого первого корня.

Сегодня фамилия встречается крайне редко, в основном в Курской и Воронежской областях, а также среди потомков переселенцев на Урале и в Сибири. Единичные носители есть в Москве и Санкт-Петербурге. В отличие от многих «неблагозвучных» фамилий, Гнилокозов не утратил первоначального смысла — он читается прозрачно и не требует этимологических разысканий.