Фамилия Голомеова — женская форма от Голомеов, но в быту, скорее всего, закрепилась именно в таком виде, если речь о женщине. В основе лежит прозвище Голомео или Голомей. Слово «голомя» в старых русских говорах означало «открытое место», «голое пространство», «степь» или «чистое поле». В словаре Даля «голомя» — это ещё и «открытое море», даль от берега. Человек, получивший прозвище Голомео, мог жить на пустыре, на краю поля или, если речь о поморах, быть моряком, уходившим далеко в море.

Модель образования простая: основа Голоме(о) плюс патронимический суффикс -ов. Окончание -а указывает на принадлежность женщине — дочери или жене Голомеова. Суффикс -е- в основе редкий, он не так распространён, как -я- или -и-, что делает фамилию отличительной. Гораздо чаще встречаются фамилии от тех же корней, но с другим оформлением: Голомин, Голомов, Голомятников (от «голомя» — голень, часть ноги, но это другая ветвь). Голомеова стоит особняком.

Географически фамилия тяготеет к северу России. В переписных книгах XVII–XVIII веков прозвище Голомя фиксируется в Архангельской и Вологодской губерниях. Возможно, предок носителя фамилии был крестьянином, чей надел располагался на открытой, продуваемой ветрами земле, или же рыбаком, промышлявшим в открытом море. Второе правдоподобнее: в поморской среде прозвища, связанные с морем, давали часто.

Споров вокруг корня немного. Есть версия, что «голомео» — искажённое «голомя» с диалектным окончанием, или что это форма от «голомень» (лесная чаща), но она слабая: в говорах «голомень» означала скорее «голое место» в лесу, а не чащу. Основная версия — открытое пространство — надёжнее, так как подтверждается и северными говорами, и логикой прозвищ.

В современных базах фамилия встречается редко. Это не массовая, а локальная фамилия, скорее всего, одного корня. Для носителя это знак, что его предки жили на открытой местности или у моря, а сама фамилия сохранила редкую словообразовательную форму.