Фамилия Голоктионов — редкий случай, когда основа прозвища почти не скрыта, но её смысл может удивить. Корень здесь — «голоктион» или «голоктионный». В народной речи так называли человека тощего, худого, буквально «голая кость». Прозвище давали не просто за худобу, а за крайнюю, бросающуюся в глаза измождённость — возможно, последствие болезни или тяжёлой жизни. В говорах встречается и форма «голокостый» (кость без мяса), и «голоктион» — её книжное, почти медицинское переосмысление.

По модели образования фамилия типично русская, патронимическая: суффикс -ов указывает на принадлежность «сын Голоктиона». Но в отличие от большинства фамилий на -ов, здесь основа не имя, а прозвище. Примечательно, что в церковных святцах нет имени Голоктион — это чисто мирское, бытовое прозвище, которое закрепилось за родом. Суффикс -ов (не -ин) говорит о том, что прозвище оканчивалось на твёрдый согласный, что характерно для северных и центральных областей России.

Географически фамилия привязана к зоне старых русских говоров: её носители традиционно встречаются в Вологодской, Архангельской и Костромской областях. В этих краях слово «голоктион» бытовало именно как прозвище для очень худого человека. Встречается и вариант написания «Голоктионов» с одним «т» — это результат упрощения в устной речи, когда «кт» звучит как «кт» или «хт», но на письме закрепился более книжный вариант с двумя «т».

Среди однокоренных фамилий — Голоктионов, Голоктионовский, а также более редкая Голокостый. Все они образованы от одной основы, но разными суффиксами. Фамилия Голоктионов не дворянская и не купеческая — её носители в массе своей были крестьянами или посадскими людьми. В документах XVII–XVIII веков упоминания встречаются в писцовых книгах Русского Севера, где записаны «Голоктионовы дети» — то есть уже тогда прозвище перешло в фамилию и передавалось по наследству.