Фамилия Голозубов — одна из тех, что построена по самой распространённой в русском языке модели: к основе прозвища Голозуб добавили типичный фамильный суффикс -ов. Получилось буквально «чей?» — Голозубов, то есть сын или потомок Голозуба.

Прозвище Голозуб составное: первая часть — «голый» (в старом значении «обнажённый, лишённый покрова»), вторая — «зуб». Что именно имели в виду, когда так называли человека, — вопрос, на который нет одного ответа. Самое прямое объяснение: у человека были заметные внешние особенности зубов, например, отсутствие одного или нескольких передних зубов. В быту такое сразу бросалось в глаза и легко превращалось в уличное прозвище.

Но есть и другая версия, менее очевидная: Голозубом могли назвать того, кто часто и широко улыбался, скалил зубы. В народной культуре зубы вообще наделяли особым смыслом — они считались показателем жизненной силы и здоровья. Существовало множество поверий и обрядов, связанных с зубами: детям на шею вешали волчий или заячий зуб для лёгкого прорезывания, выпавший молочный зуб забрасывали на крышу или в реку, чтобы постоянные росли крепко и быстро. Появление первого зуба отмечали застольем, а тот, кто первым замечал зуб, получал от отца деньги на подарок ребёнку. Южные славяне даже выпадение первого молочного зуба праздновали так же торжественно, как и появление первого. В этом контексте прозвище Голозуб могло относиться к человеку жизнерадостному, открытому, с постоянной улыбкой.

Документально прозвище зафиксировано довольно рано. В «Ономастиконе» С. Б. Веселовского, составленном на основе реальных исторических записей, указан Голозуб Иван, крестьянин, 1495 год, Новгород. Эта запись — одно из первых известных упоминаний. Новгородские земли вообще были богаты на прозвищные фамилии, и Голозубов — типичный пример того, как уличное имя, данное по внешнему признаку или привычке, закрепилось за родом и дошло до наших дней.