Фамилия Гольверк — редкий случай, когда русская по форме фамилия имеет совершенно нерусское, скорее всего, немецкое или еврейское происхождение. В ней нет привычных славянских суффиксов -ов, -ин или -ский, что сразу выдает её западноевропейские корни. Основа фамилии — немецкое слово Goldwerk, что буквально означает «золотое дело» или «золотая мастерская». Это указывает на профессию: предок носителя фамилии мог быть золотых дел мастером, ювелиром, или же владельцем мастерской по обработке золота.

Второй возможный вариант — фамилия образована от названия населённого пункта. В немецкоязычных землях встречаются топонимы вроде Goldwerk, которые могли дать прозвище выходцу оттуда. В таком случае Гольверк — это указание на географическое происхождение, а не на ремесло.

Написание фамилии через «о» и без окончания — Гольверк, а не Гольверков — говорит о том, что она была зафиксирована в документах в своей исходной, неадаптированной форме. В славянской среде такие фамилии часто русифицировали, добавляя суффиксы, но здесь этого не произошло. Это могло случиться, если носитель фамилии был обрусевшим немцем или евреем из немецкоязычной среды, который сохранил фамилию в первоначальном виде при переселении в Российскую империю.

Однокоренных фамилий в русском языке практически нет, но можно провести параллель с фамилией Гольдберг (Goldberg — «золотая гора») — обе построены по одной модели: первая часть Gold-, вторая — указание на место или занятие. Разница в том, что Гольдберг встречается гораздо чаще, а Гольверк остаётся штучным, почти уникальным вариантом. Если встретили эту фамилию, скорее всего, её носители — потомки мастеров-ювелиров из Центральной Европы, которые в XVIII–XIX веках осели в Прибалтике, на Украине или в центральных губерниях России.