Фамилия Голотылец — одна из тех, что сразу привлекает внимание своей внутренней формой. В ней отчетливо слышится основа «голый» и часть, связанная с «тылом». Самое прямое и правдоподобное объяснение: Голотылец — это человек с непокрытой, голой спиной. В русских говорах «тыл» нередко означал спину, заднюю часть тела. Прозвище могли дать тому, кто ходил в рваной одежде, без кафтана или зипуна, так что тело было видно. В крестьянском быту это была примета крайней бедности или неряшливости.

Менее вероятная, но встречающаяся в любительской этимологии версия связывает фамилию с местностью — якобы селом или урочищем Голотыл. Однако ни в топонимических словарях, ни в списках населенных пунктов такое название не зафиксировано. Скорее всего, это обратное объяснение: фамилия породила миф о селе, а не наоборот.

Словообразовательная модель типична для западнорусских и украинских земель. Суффикс -ец указывает на лицо по характерному признаку (ср. «кудрявец», «горбанец»). Фамилии на -ец в массе своей встречаются на территории исторической Беларуси, Смоленщины, Псковщины, а также в украинских говорах. География современных носителей это подтверждает: Голотыльцы чаще всего встречаются в Беларуси и в западных областях России.

С точки зрения социального контекста, прозвище Голотылец вряд ли давали боярам или купцам. Скорее всего, его получил крестьянин или бедный ремесленник, чья одежда не закрывала спину. В среде, где кафтан или свита были признаком достатка, ходить с «голым тылом» означало стоять на нижней ступени достатка. Фамилия закрепилась, когда потомки уже разбогатели или переселились, а прозвище осталось как родовое имя.

Встречаются варианты написания — Голотилец, Голотылец, Голотыльц. Ударение, судя по живому произношению в белорусских говорах, падает на последний слог: Голотыле́ц. В русской литературной норме возможно колебание, но исходное ударение на «е» — более архаичное и диалектное.