Фамилия Голомысов образована от прозвища, которое, скорее всего, описывало внешность или характер человека. В основе лежит прилагательное «голомысый». В старинных говорах так называли человека с плешью или лысиной — то есть с «голым» теменем. Вероятнее всего, основатель рода Голомысовых получил такое прозвище за свою приметную лысину. Однако у слова было и переносное значение: «голомысым» могли назвать опытного, бывалого человека — того, кто «лыс» от прожитых лет и накопленного ума.

Существует и другая версия. В некоторых диалектах «голомыс» означало «шатун» или «бездельник». Если прозвище восходит к этому слову, то предок Голомысовых отличался не столько внешностью, сколько склонностью к праздному времяпрепровождению. Обе версии правдоподобны, хотя первая — внешностная — встречается в ономастике чаще: прозвища по заметным физическим чертам давали охотнее.

Модель образования фамилии проста и типична для русского севера и центра: суффикс -ов присоединился к основе Голомыс-, указывая на принадлежность потомка человеку с таким прозвищем. Фамилия недвусмысленно говорит о том, что её носитель — «Голомысов сын», то есть сын Голомысого или Голомыса.

Интересно, что фамилия сохранила редкую для современных русских фамилий основу. Однокоренных вариантов мало: можно вспомнить разве что Голомыздин или Голомыткин, но они ещё реже. Это делает Голомысова заметной среди фамилий, образованных от прозвищ по внешности.

Никаких точных сведений о сословной принадлежности первых Голомысовых нет. Скорее всего, это были крестьяне или посадские люди — прозвища такого типа редко встречаются у дворян, которые чаще получали фамилии по географическим названиям или отчествам от церковных имён.