Фамилия Гольцина образована от прозвища или нецерковного имени Гольца. В основе лежит диалектное слово «голец» — так в разных областях России называли тощего, худого человека, а также бедняка, голяка (от «голь»). Форма Гольца — это либо уменьшительно-ласкательный вариант, либо указание на принадлежность к кому-то: «сын Голи». Суффикс -ин указывает на типичную русскую модель: чей? — Гольцин, то есть сын или потомок Гольцы. Женская форма Гольцина закрепилась в документах как вариант фамилии для женщин или как наследие старой записи по отцу.

Интересная деталь: в русских говорах слово «голец» имело и другое значение — камень, голый скалистый выступ. Не исключено, что прозвище Гольца давали человеку, жившему на такой местности или обладавшему твёрдым, «каменным» характером. Однако версия с бедностью и худобой встречается в ономастических словарях чаще, поскольку прозвища по внешнему виду и социальному статусу были массовыми.

Фамилия Гольцина не относится к числу распространённых дворянских — скорее всего, её носили крестьяне или посадские люди центральной России и Поволжья. Встречается она и в среде старообрядцев, где прозвища с корнем «гол-» (голый, голь) фиксировались особенно часто как намёк на аскетичный образ жизни.

Сравните с однокоренными фамилиями: Гольцов, Гольцев, Гольцевский. Форма на -ин характерна для тех регионов, где в быту преобладал вопрос «чей?» — например, в Новгородской и Псковской землях. Так что по фамилии Гольцина можно предположить северо-западное или верхневолжское происхождение рода.

В написании возможны варианты: через «о» (Гольцина) или реже через «а» (Гальцина) — последнее связано с акающим произношением. В документах XIX века встречается и двойное написание: Гольцына, что лишь подтверждает народную природу фамилии.