Фамилия Голионцева — женская форма фамилии Голионцев, и её стоит разбирать через мужской вариант. С первого взгляда бросается в глаза редкий суффикс -ев- при основе на твёрдый согласный: обычно в таких случаях мы ждали бы -ов- (Голионцов). Но здесь сработала фонетика: в диалектах и в просторечии после шипящих и ц суффикс -ов- нередко переходил в -ев- из-за смягчения произношения. То есть первоначальная форма — Голионцов, а Голионцев — её более «мягкий» вариант, закрепившийся в документах.

Основа фамилии — прозвище Голион (или Голиан). В русских говорах «голион» — это великан, верзила, человек очень высокого роста. Слово восходит к библейскому имени Голиаф (филистимский богатырь), которое в народной речи переделали в более привычное «Голион». Так могли прозвать рослого, сильного мужчину. В словаре В. И. Даля зафиксировано: «голиаф» — великан, и «голион» — то же самое, с пометкой «народное».

Есть и другая, менее вероятная версия: от личного имени Голион как варианта крестильного имени Иоанн (в некоторых южнорусских и украинских говорах «Иван» превращался в «Гиван», а «Голион» могло возникнуть из «Олиан» или «Ульян» через начальное «г» — протетический звук, характерный для ряда славянских диалектов). Но эта гипотеза слабая: для фамилии на -цев типичнее прозвищная, а не каноническая основа.

Географически фамилия Голионцев (и Голионцева) тяготеет к югу России — Ростовская область, Краснодарский край, Ставрополье, а также к Воронежской и Волгоградской областям. Это зона активного бытования донских и кубанских говоров, где слово «голион» было в ходу. Вероятнее всего, предок носителя фамилии был казаком или крестьянином южных губерний, получившим прозвище за рост и силу.

Сословный состав: фамилия встречается в ревизских сказках XIX века в среде государственных крестьян и однодворцев. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. В написании с суффиксом -ев- (а не -ов-) могла сказаться работа писаря, который на слух записывал фамилию как «Голионцев», и этот вариант со временем стал единственным в документах семьи.