Фамилия Голомарева — форма женского рода, мужской вариант — Голомарев. В основе лежит прозвище Голомар, которое образовано слиянием двух корней: «голый» и «мар». В древнерусском языке слово «мар» означало «зной», «марево», а также «призрак», «наваждение» или «морок». Прозвище Голомар могли дать человеку с очень бледной, «голой» кожей, который казался почти прозрачным, похожим на марево. Другая, менее вероятная версия связывает «мар» с диалектным значением «гиблое место, топь» — тогда Голомаром называли того, кто жил на открытой, ничем не поросшей болотистой местности.

Суффикс -ев в фамилии указывает на принадлежность: Голомарев — сын или потомок Голомара. Такая модель типична для северных и центральных областей России, где прозвища на -арь, -ур, -ер встречались чаще, чем на юге. Фамилия редкая, в старых переписных книгах XVII–XVIII веков почти не фиксируется, что говорит о её локальном бытовании — скорее всего, в одном или нескольких смежных уездах.

Сравнение с однокоренными фамилиями помогает уточнить этимологию. Голомазов (от «голомазый» — небритый, с голым лицом) и Голоманов (от «голоман» — бедняк, голыш) имеют прозрачную бытовую основу, тогда как Голомарев стоит особняком из-за второго корня «мар». Это указывает на то, что прозвище давали не по внешности или имущественному положению, а по чему-то более образному — возможно, за бледность или за странную, «призрачную» манеру поведения.

В современной России фамилия встречается редко, преимущественно в центральных регионах. Носительницы с фамилией Голомарева могут обнаружить, что их предки были крестьянами или однодворцами — сословием, сочетавшим черты крестьян и мелких служилых людей. Однодворцы часто носили прозвищные фамилии, которые не переделывали на дворянский лад, а оставляли в исходной форме.