Фамилия Голентовская — редкий случай, когда географическое название почти наверняка перевесило личное прозвище. Её основа — топоним Голентов, Голентово или похожий. Такие названия встречаются в Польше и на западе Беларуси, в зоне былого влияния Речи Посполитой. Суффикс -ск- указывает на дворянское или шляхетское происхождение: в старину фамилии на -ский/-цкий сначала закреплялись за владельцами поместий, а уже потом распространились на другие сословия. Поэтому первый носитель фамилии, скорее всего, был связан с местностью Голентов — либо владел ею, либо происходил оттуда.

Корень «голент» неочевиден. Если отталкиваться от польского goły (голый, бедный), то Голентов могло означать «голое, пустое место» — поляну без леса или скудные земли. Но есть и другая версия: в польских диалектах golenie — это голени, и прозвище Голень могло достаться человеку с длинными или тонкими ногами. От такого прозвища через притяжательное прилагательное Голентов (чей? — Голентов сын) и образовалась бы фамилия. Однако топонимическая версия убедительнее: в Польше существует ряд населённых пунктов Голентов, а фамилии с суффиксом -ский редко возникали напрямую от прозвищ без промежуточного названия места.

Форма Голентовская — женская; мужской вариант — Голентовский. В русском языке фамилия сохранила польское окончание, не перейдя в типичное -ов/-ев, что говорит о позднем закреплении или о сохранении исходного написания в документах. Встречается она преимущественно в западных регионах России, куда в XIX веке переселялась польская шляхта, а также среди потомков выходцев из бывшего Великого княжества Литовского. Сословно носители могли быть как мелкими землевладельцами, так и крестьянами, получившими фамилию по месту прежнего проживания.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Голенев, Голенков, Голенищев — показывает, что все они восходят к той же основе «голень» или «голый», но у Голентовской иной путь: не через прозвище, а через географию. Это отличает её от массы фамилий с тем же корнем и делает более конкретной по происхождению.