Фамилия Голусаев — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти полностью вытеснило церковное имя в повседневном обиходе. В её основе лежит некалендарное имя или прозвище Голусай, которое, скорее всего, имеет тюркские корни. В тюркских языках «гол» означает «рука», а «усай» — суффикс со значением «подобный», «похожий». Таким образом, Голусай могло означать «с длинной, сильной рукой» или «с рукой как у кого-то» — типичное описательное прозвище для человека с заметной физической особенностью или для мастера какого-то дела.

Модель образования типична для русских фамилий XVI–XVII веков: суффикс -ев присоединялся к основе, оканчивающейся на -й (Голусай → Голусаев). Это указывает на то, что предок носителя фамилии был известен в своей общине именно под этим прозвищем, а его дети и внуки уже наследовали фамилию по отцу.

С географической точки зрения фамилия Голусаев нечастотна. Основные очаги её бытования — регионы, где исторически был силён тюркский субстрат: Поволжье, Приуралье, отчасти юг России. Встречается она и у русских, и у представителей тюркских народов (татар, башкир), что лишний раз подтверждает её происхождение. В дворянские родословные книги эта фамилия, судя по доступным данным, не попала — её носители были, скорее всего, из крестьян или посадских людей, получивших фамилию при переписях XVIII–XIX веков.

Стоит отметить, что в написании фамилии возможна вариативность: встречается форма Голусаев и изредка — Голусаевъ (с твёрдым знаком в дореволюционных записях). Двойное «с» в середине — не ошибка, а следствие того, что основа на -сай дала при склонении форму «Голусая», а суффикс -ев добавил вторую «с» для благозвучия. Если искать аналоги, то можно вспомнить фамилии Тулусаев, Кулусаев — они построены по той же тюркской модели, но с другими корнями.