Фамилия Горбачов — один из тех случаев, когда написание расходится с привычной для многих фамилией последнего генсека СССР. Разница в одну букву — «о» вместо «ё» — не случайна: это два разных слова-основы, хотя и близких по смыслу. Если Горбачёв почти всегда образован от слова «горбач» (человек с горбом), то Горбачов с буквой «о» в суффиксе — это форма от прозвища Горбач, но закрепившаяся в написании без «ё». В русской ономастике фамилии на -ов, образованные от прозвищ на -ач, в XIX веке часто фиксировали через «о» под ударением, хотя в устной речи слышалось «ё». Так Горбачов стал вариантом, который позже воспринимался как «неправильный» или просторечный, хотя исторически он ничуть не хуже.

Основа прозвища — «горб» — в древнерусском языке имела не только прямое значение физического изъяна. Горбачом могли назвать сутулого человека, того, кто горбится при ходьбе, а также — в переносном смысле — упрямца или человека с тяжёлым, неуступчивым характером («гнуть горб»). В псковских и новгородских говорах слово «горбач» означало ещё и вид рыбы (бычок-подкаменщик), но это значение для фамилии маловероятно — прозвища по рыбам редки и обычно давались рыбакам, а не крестьянам.

Географически фамилия Горбачов встречается заметно реже, чем Горбачёв, и тяготеет к южнорусским и украинским территориям. В переписных книгах XVII века на юге Московского государства фиксировались «Горбачовы» среди однодворцев — потомков служилых людей, охранявших границы. В украинской среде фамилия могла возникнуть и от диалектного «горбач» — так называли не только горбуна, но и вид хлеба (горбушка), а иногда и человека, который ест много хлеба. Это добавляет ещё один бытовой оттенок: прозвище могло закрепиться за крестьянином, который любил горбушки или пёк особый хлеб.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: прозвище Горбач + патронимический суффикс -ов. В отличие от фамилий на -ин (Горбачев, где основа на мягкий согласный), здесь суффикс -ов указывает на принадлежность: «сын Горбача». Фамилия не дворянская, не княжеская — типичная крестьянская или мещанская, что подтверждается её отсутствием в родословных книгах знати. В советское время вариант Горбачов иногда искусственно вводили в документы вместо Горбачёв из-за неразберихи с буквой «ё», так что часть современных носителей могут иметь в паспорте именно такое написание по ошибке паспортистки.