Фамилия Гомляковы (в мужском роде — Гомляков) образована от личного прозвища Гомляк. В основе лежит слово «гомiлка» — «голень» по-украински. Прозвище могли дать человеку с длинными или заметными ногами, скороходу, гонцу — тому, кто много ходил. Это одна из версий, и она опирается на живую лексику восточнославянских говоров.

Есть и географическая гипотеза. Прозвище Гомляк мог получить выходец из местечка Гомля в Полоцком районе Витебской области Белоруссии. Переселенцы часто получали фамилии по названию покинутого села или города, так что «Гомляк» в этом случае означало бы «гомельский», «гомлянин» — человек, родом из Гомли. Обе версии имеют право на существование, но лексическая (от названия части тела) кажется более прямой и распространённой в народной ономастике: прозвище по внешнему признаку давали чаще, чем по названию небольшого местечка.

Суффикс -ак в основе Гомляк характерен для украинской и белорусской прозвищной модели (сравните: Дергач — Дергак, Косой — Косак). Затем к основе добавили типичный русский фамильный суффикс -ов, который указывает на принадлежность: «чей?» — Гомляков, то есть сын Гомляка. Такая модель — одна из самых продуктивных в русских фамилиях, она закрепилась в XVI–XVII веках.

О точном месте и времени возникновения фамилии Гомляков говорить сложно: процесс формирования фамилий на Руси шёл несколько столетий, и многие крестьянские фамилии фиксировались поздно, иногда только в переписях XIX века. Однако сама структура — прозвище с суффиксом -ак плюс -ов — указывает на восточнославянское происхождение, с возможным украинским или белорусским следом в основе.