Фамилия Голодаева образована от прозвища Голодай. В старину так называли бедного человека, который часто оставался голодным. Но у этого прозвища есть и другая, прямо противоположная трактовка — «охранительная». Родители могли нарочно назвать ребёнка Голодаем, чтобы обмануть злые силы: мол, дитя такое худое и несчастное, что его никто не тронет. Считалось, что после такого имени человек, наоборот, будет жить в достатке.

В основе прозвища — глагол «голодать» и суффикс -ай, характерный для русских прозвищ (ср. Ломай, Хватай). Фамилия закрепилась в форме притяжательного прилагательного с суффиксом -ев: Голодаев — сын Голодая. Окончание -а в современном написании указывает на женскую ветвь рода или принадлежность к семье (в родительном падеже: «из дома Голодаевых»).

В исторических источниках встречаются родственные прозвища. С. Б. Веселовский упоминает «Голодного кн.» — князя с таким прозвищем. Это подтверждает, что основа «голод» входила в круг неофициальных имён даже у знати, хотя чаще прозвище давали людям простого сословия.

Сейчас фамилия редкая, географически не привязана к одному региону. Её носители живут и в центральной России, и на юге, и в Сибири — что говорит о давнем расселении рода. В написании возможны варианты с одной «о» (Голадаев), но основной книжной формой остаётся Голодаева.