Фамилия Голомёдов — редкий пример того, как народная диалектная речь закрепилась в официальном родовом имени. Она образована от мирского имени или прозвища Голомёд, которое, скорее всего, происходит от сибирского диалектного слова «голомед» — так в некоторых говорах называли гололед. Вполне вероятно, что имя Голомёд давали ребенку, родившемуся в ненастный зимний день, когда дороги покрывались ледяной коркой. Такие «природные» имена по погоде — распространенная древнерусская традиция, позволявшая отличить человека в быту до появления фамилий.

Менее вероятная, но всё же возможная версия связывает основу фамилии с архангельским диалектным словом «голомя», то есть «открытое море» или «рыбалка». Если принять эту гипотезу, прозвище Голомёд могло относиться к профессиональным именованиям: так могли называть моряка или рыбака, чья жизнь была связана с открытой водой. Однако первая версия — с гололедом — выглядит правдоподобнее, так как в русской ономастике гораздо больше фамилий, образованных от явлений природы и погоды, чем от узкопрофессиональных поморских терминов.

Модель образования фамилии проста и типична для русского севера и центральных областей: суффикс -ов присоединился к основе Голомёд, указав на принадлежность «сыну Голомёда» или «из дома Голомёда». Со временем форма закрепилась как наследственная. Интересно, что в написании фамилии встречается вариант через «е» — Голомедов, что подтверждает её диалектное происхождение: в живой речи редуцированное «ё» нередко заменялось на «е» при записи в официальных документах.

Сведения о носителях фамилии подтверждают её бытование в черноземной полосе. В Книге памяти Воронежской области упоминаются Голомедов Андрей Николаевич, родившийся в 1873 году в селе Перлевка, и Голомедов Семен Иванович, рожденный в 1881 году в Землянском районе Воронежской области. Это указывает на то, что фамилия, несмотря на возможное сибирское или поморское происхождение корня, укоренилась и на юге России, что нередко случалось при миграциях крестьянского населения в XIX веке.