Фамилия Голомеев — редкий случай, когда основа, казалось бы, прозрачна, а точное значение ускользает. Она образована по стандартной патронимической модели с суффиксом -ев, который присоединяли к основам на мягкий согласный или -й. В данном случае в основе лежит прозвище Голомей.

Самая правдоподобная версия отсылает к диалектному слову «голомя» (или «голомень»). В северных и сибирских говорах так называли открытое море, плёс, глубокое место на реке, свободное от береговых отмелей. Прозвище Голомей мог получить рыбак или лоцман, который водил суда по фарватеру, в стороне от берега, либо человек, живший на отшибе, «на голом месте». Альтернативная, но менее вероятная версия связывает фамилию с тюркским «голом» (кольчуга, доспех) — в таком случае прозвище могло указывать на воина или оружейника, но для русского ономастикона это нетипично.

Суффикс -ев, а не -ов, указывает, что исходное прозвище звучало как Голомей, а не Голомой. Это характерно для старых русских фамилий, закрепившихся в письменности до того, как окончание -ей стало переходить в -ай. Географически фамилия тяготеет к северу и северо-востоку: встречается в Архангельской, Вологодской областях и в Сибири — как раз в зоне бытования слова «голомя». В сословном отношении Голомеевы, скорее всего, были государственными крестьянами или посадскими людьми, поскольку фамилии на -ев в этой среде фиксировались уже в XVII–XVIII веках. Дворянских родов с такой фамилией в «Бархатной книге» или «Гербовнике» нет.

Если сравнивать с однокоренными, то параллель напрашивается с фамилией Голомедов (от «голомя» через диалектное «голомедь»), но Голомеев стоит особняком из-за редкой модели словообразования. Фамилия не стала массовой и не обросла мифами, что для этимолога даже удобно: здесь нет путаницы с «голым» и «меем», а есть чёткая привязка к конкретному ландшафтному термину.