Фамилия Голенастова — женская форма, а её основа мужская, Голенастов, — и образована она по самой распространённой в русском языке модели: от прозвища или мирского имени с помощью суффикса -ов. Суффикс указывает на принадлежность: Голенастов буквально значит «сын или потомок Голенастого». Корень здесь прозрачный — «голень», часть ноги от колена до стопы. Прозвище Голенастый давали человеку с длинными, тонкими ногами — либо из-за телосложения, либо из-за быстрой, размашистой походки. В русских говорах «голенастый» могло звучать и как «голянастый», с тем же смыслом.

Интересно, что эта фамилия не из самых частых, но и не редкая — она встречается в центральных и южных регионах России, особенно в Воронежской и Ростовской областях. Возможно, прозвище закрепилось за человеком, который выделялся не только внешностью, но и, например, работой, где длинные ноги были преимуществом: пастух, гонец, косарь. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» модель с основой на -аст-/-яст- (Голенастый, Зубастый, Глазастый) разбирается как типичная для прозвищ, подчёркивающих яркую внешнюю черту. Такие прозвища часто становились фамилиями без изменений в основе — просто добавляли суффикс принадлежности.

Важный нюанс: в дореволюционных записях фамилия могла писаться через «о» или «а» в первом слоге — Голенастова или Галанастова, — что отражает местное аканье. Но корень «голень» здесь первичен, и написание через «о» считается нормативным. Сословно фамилия, скорее всего, крестьянская или мещанская: прозвища по внешности редко встречались в дворянской среде, где предпочитали географические или служебные основы. Прямых сведений о знаменитых носителях фамилии Голенастова в открытых источниках нет, но это не умаляет её ясной и живой этимологии: предок был человеком с заметной деталью внешности, и эта деталь дала начало фамилии, которая дошла до наших дней.