Фамилия Голонжина — редкий случай, где географический корень почти наверняка перевешивает антропонимический. В русских фамилиях суффикс -ин стандартно указывает на принадлежность: «чей?» — Голонжин, то есть сын или потомок человека по прозвищу Голонжа. Но само прозвище Голонжа в исторических документах не встречается, и в словарях русских прозвищ и некалендарных имён его нет. Это заставляет искать другое объяснение.

Наиболее вероятная версия — топонимическая. Фамилия могла образоваться от названия населённого пункта, например, деревни Голонжа или Голонжи. Такие названия есть в Брянской области (деревня Голонжа в Клетнянском районе) и на Украине. В этом случае фамилия указывает не на прозвище предка, а на его место жительства или выхода: «Голонжин» — тот, кто родом из Голонжи. Модель образования простая: к основе топонима добавляется суффикс -ин, и фамилия склоняется как притяжательное прилагательное.

Сам топоним Голонжа, скорее всего, имеет балтийское происхождение. В балтийских языках есть корень gal- со значением «голый», «лысый», «пустой». Литовское golas — «голый», латышское gals — «конец», «край». Название могли дать безлесому, открытому месту, «лысой» горе или пустоши. Это объяснение логично для Брянской области, где исторически жили балтские племена (голядь), и где много топонимов с похожей основой.

Фамилия Голонжина — женская форма. Мужской вариант — Голонжин. Встречается она преимущественно в западных и юго-западных регионах России, а также в Беларуси и на Украине. Это не массовая фамилия, её носителей немного, что подтверждает версию о происхождении от конкретного, локального топонима, а не от распространённого прозвища.

Таким образом, предки человека с фамилией Голонжин, скорее всего, не носили прозвища, а просто жили в деревне с балтийским названием, означавшим «голое место». Фамилия закрепилась за ними по месту жительства, что типично для крестьянских фамилий центральной России, возникших после отмены крепостного права, когда людям нужно было официально записать фамилию по названию родной деревни.