Фамилия Гордалионов на первый взгляд кажется составленной по модели «основа + суффикс -ов», но в ней скрыта редкая особенность: суффикс -ионов, а не просто -ов. Такая форма образования встречается нечасто и обычно указывает на то, что в основе лежало не прямое прозвище, а имя или прозвище, оканчивающееся на -ий или -ион. Проще говоря, фамилия Гордалионов — это вариант фамилии Гордалионов, где суффикс -ионов присоединился к основе Гордалий.

Сама основа, скорее всего, восходит к крестильному имени Гордий. Имя Гордий в православных святцах известно — это мученик III века, по преданию, воин, пострадавший за веру. В народной речи имя могло приобрести форму Гордалий через добавление суффикса -ал- (как в именах Виталий, Ювеналий). От этой формы и пошло отчество Гордалион, которое затем закрепилось в фамилии.

Менее вероятна, но возможна связь с прилагательным «гордый». Однако в таком случае фамилия звучала бы как Гордов или Гордеев — по модели, типичной для прозвищ, образованных от качеств человека. Форма с -ион скорее выдает книжное, церковное происхождение, нежели бытовое. Поэтому версия с именем Гордий (через форму Гордалий) выглядит убедительнее.

Географически фамилия редкая и, скорее всего, локальная. Она могла возникнуть в среде духовенства или в семьях, где ценилась традиция давать детям «календарные» имена в полной, церковнославянской форме. Носители фамилии, вероятно, происходят из одного или нескольких соседних сел, где имя Гордалий употреблялось как полное, а не сокращенное. Сословно это могли быть крестьяне или мещане, но с явным влиянием церковной книжности — именно там такие формы имен сохранялись дольше всего.