Фамилия Голбев — редкий случай, когда корень почти наверняка указывает на конкретное место или объект, а не на личное имя или занятие. Основа «голб-» ведет к слову «голбец» — это деревянная пристройка к русской печи, что-то вроде лежанки или ларя, а в некоторых говорах так называли подпол, чулан или даже небольшой сруб над погребом. В словаре Даля «голбец» описан как «припечье со ступенями» или «лаз в подполье». Таким образом, прозвище Голбец могли дать человеку, который жил в доме с приметным голбцом, либо тому, кто такие голбцы мастерил — плотнику-печнику.

Фамилия образована по стандартной патронимической (точнее, по происхождению от прозвища) модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или ц. От прозвища Голбец → Голбец-ев, но со временем «ц» могло выпасть или перейти в «б», дав форму Голбев. Встречается и вариант Голбцов — он прозрачнее, но Голбев — результат более сильного фонетического сжатия.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России — там, где была распространена печь с голбцом. В архангельских, вятских, пермских говорах слово «голбец» было в ходу, и именно в этих краях стоит искать первые упоминания. В ономастических справочниках фамилия не частотна, что объяснимо: прозвище Голбец не стало массовым, а сама реалия (голбец) к XX веку вышла из обихода, и фамилия превратилась в «темную» для носителей.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Голбцов, Голбушкин, Голбин — показывает, что все они восходят к тому же корню, но Голбев стоит особняком: в нём нет уменьшительного суффикса или иной модификации, что говорит о прямой, почти топографической фиксации прозвища. Предок носителя фамилии, скорее всего, был не просто обладателем голбца, а человеком, для которого эта деталь дома стала главной приметой — либо он был мастером по голбцам, либо его жильё выделялось большим или необычным голбцом на всю деревню.