Фамилия Голомбовский — классический пример фамилии, образованной от географического названия по польской модели с суффиксом -ский/-цкий. Если отбросить окончание, корень «Голомб-» отсылает к польскому слову «gołąb» (голубь). Так что в основе лежит либо название населённого пункта вроде Голомб (Gołąb) — такие есть в Польше и на западе Беларуси, — либо прозвище Голомб, данное человеку за мягкий, незлобивый нрав или за любовь к голубям. Суффикс -ов- в середине фамилии (Голомб-ов-ский) не редкость: он мог появиться, если первым носителем был «Голомб» из рода пана Голомба, а фамилию дали по его владениям.

Словообразовательно фамилия стоит в ряду «дворянских»: в Речи Посполитой суффикс -ский считался маркером шляхетского происхождения, указывая на владение землёй с таким названием. Однако на практике фамилии на -ский получали не только паны, но и крестьяне, переселившиеся из деревни Голомбово или Голомбы. На территории современных Украины и Беларуси такие фамилии часто давали по названию хутора или урочища, где жила семья.

В русском контексте фамилия встречается редко, что говорит о её западном или юго-западном происхождении. Скорее всего, предки носителя фамилии — выходцы из бывших земель Великого княжества Литовского, перешедшие на службу к русским царям или переселившиеся в ходе колонизации южных губерний. Вариант написания с «о» во втором слоге (Голомбовский, а не Голембовский) указывает на аканье в говоре: безударное «о» произносили как «а», но на письме закрепили «о» — обычная история для фамилий, записанных приказными дьяками.

Никаких документально подтверждённых дворянских родов с этой фамилией в Российской империи не зафиксировано, хотя отдельные носители могли входить в мелкопоместное шляхетство. Основная версия остаётся топонимической: предок получил фамилию по месту жительства или по прозвищу, которое затем приросло суффиксом.