Фамилия Голенцова образована от прозвища Голенец. Словообразовательная модель типична для русских фамилий: к основе Голенец- добавлялся патронимический суффикс -ов, а затем к фамилии мужа добавлялось окончание -а, указывающее на принадлежность женщине (Голенцов → Голенцова). Однако исходное прозвище не имеет однозначного объяснения, и здесь открываются две основные версии.

Первая, более прозрачная, связывает прозвище с топонимом. На карте России и Украины встречаются селения с корнем «Голен-»: Голенцово, Голенцево, а также село Голенка в Бахмачском районе Черниговской области (известно с 1640 года). В этом случае прозвище Голенец давали человеку, переселившемуся из одного из этих мест. Такая практика — именовать пришлого по названию покинутой деревни — была повсеместной в XVI–XVII веках.

Вторая версия — «профессиональная». В южных русских говорах словом «голенцы» называли узкие брюки. Если прозвище Голенец возникло из этого слова, то его обладатель мог быть портным, специализировавшимся на пошиве штанов, или торговцем одеждой. Такие именования по ремеслу встречаются не реже, чем по месту жительства. Какая версия вернее — сказать трудно, но обе имеют под собой реальную языковую основу.

Суффикс -ец в прозвище Голенец мог выполнять две функции: указывать на принадлежность к местности (как в прозвищах Тамбовец, Рязанец) либо образовывать название предмета по характерному признаку (ср. «голенец» как деталь одежды). Обе возможности работают в данном случае.

Фамилия Голенцова — женская форма, которая закрепилась в документах за женщинами рода. Сама фамилия Голенцов встречается нечасто, что говорит о её локальном происхождении. Скорее всего, род берёт начало в одном из южных регионов России или на территории современной Украины, где и топонимы, и диалектное слово «голенцы» были в ходу.