Фамилия Голтвянская звучит редко и сразу обращает на себя внимание необычной основой. Её ядро — топоним Голтва, который с большой вероятностью отсылает к реке или населённому пункту. В этом случае перед нами типичная «географическая» фамилия, образованная по модели «название места + суффикс -янск(ий)/-янск(ая)». Такая модель характерна для польской и западнорусской ономастики: она указывала, откуда родом человек или где находилось его имение. Женская форма Голтвянская, соответственно, происходит от мужской Голтвянский и закрепилась за женщиной как носительницей фамилии мужа или отца.

Главный кандидат на роль первоисточника — река Голтва, левый приток Псла, протекающая в Полтавской области Украины. На её берегах стоит город Гадяч, а в прошлом существовал и казачий хутор Голтва. Если предки носительницы фамилии происходили из этих мест, то прозвище «голтвянец» или «голтвянский» могло закрепиться за переселенцем, который перебрался в другую губернию и получил фамилию по месту прежнего жительства. В пользу этой версии говорит и то, что в украинской топонимике встречается несколько сёл с похожими названиями — Голтов, Голтва.

Менее вероятна, но возможна связь с диалектным словом «голтва», которое в некоторых говорах означало «голытьба», «беднота» или «сброд». Однако в этом случае фамилия скорее имела бы форму Голтвин или Голтов, а не Голтвянский. Суффикс -янск- прочно ассоциируется с географической привязкой, поэтому версия с рекой или селом выглядит гораздо убедительнее.

По сословной принадлежности фамилия Голтвянский могла принадлежать как дворянам (шляхте), так и казакам или мещанам. В Речи Посполитой фамилии на -ский/-цкий считались престижными и часто указывали на владение землёй, но со временем они распространились и среди непривилегированных слоёв. Если предки были казаками, то фамилия могла возникнуть из прозвища по месту службы или жительства в сотне, приписанной к Голтве.

Встречаемость фамилии сегодня невысока. В основном она фиксируется в центральных и южных регионах России, а также на востоке Украины. Известных публичных носителей с этой фамилией нет, что только подчёркивает её локальный, «камерный» характер. Для человека, носящего фамилию Голтвянская, это может быть ключом к поиску корней в Полтавщине или в среде малороссийского казачества.