Фамилия Голомолзина в своей основе имеет редкое прозвище Голомолза. Его происхождение напрямую связано с диалектным глаголом «голомолзить», который означал «нести чепуху, говорить глупости». Скорее всего, такое прозвище закреплялось за человеком общительным и словоохотливым, но с оттенком неодобрения — пустословом или болтуном. Интересно, что исходный смысл глагола был более приземлённым: «голомозить» значило «доить впустую», где первая часть — «голый», а вторая — «молозить» (доить). Так бытовое действие перенесли на пустую болтовню, а затем и на человека.

Фамилия образована по стандартной модели: к основе прозвища Голомолз- добавили суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?»). То есть Голомолзина — это «дочь (или жена) Голомолзы». Со временем форма на -ина закрепилась как женский вариант фамилии, хотя в исторических документах могла писаться и через «ы» — Голомолзын, что встречается у фамилий с той же моделью (ср. Бороздин, Холмогорзин).

Фамилия редкая, её географическое распространение неширокое. Встречается преимущественно в центральных и северных областях России, где диалектная лексика с корнем «молоз-» была в ходу. Однокоренных фамилий практически нет, что делает Голомолзину уникальным случаем: она не просто указывает на занятие или внешность предка, а сохраняет почти забытое слово из народной речи.