Фамилия Гордомысов — редкий пример, где исходное имя сохранилось почти целиком, но с одной заметной потерей: выпал конечный «л». Первоначальная форма — Гордомысл, древнее славянское мирское имя. Мирскими именами на Руси называли детей не при крещении, а в быту, и они часто несли прямую характеристику человека. Гордомысл буквально значило «тот, кто произносит гордые, надменные речи». Такое имя могли дать либо как предостережение — чтобы ребёнок не вырос хвастливым, либо, наоборот, с оттенком уважения к твёрдому характеру и самостоятельности суждений.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий на -ов: к основе имени Гордомысл прибавили суффикс принадлежности. Сначала появилось притяжательное прилагательное «Гордомыслов» (чей сын? — Гордомыслов), которое со временем застыло в фамилии. Выпадение «л» в конце — естественный процесс для устной речи: сочетание «сл» на стыке корня и суффикса произносить тяжеловато, поэтому язык его упростил, и фамилия закрепилась в форме Гордомысов. В письменных источниках XIX века можно встретить оба варианта, но современное правописание окончательно устоялось без «л».

По суффиксу и модели образования фамилия указывает на непривилегированное происхождение: -ов — самый распространённый «крестьянский» формант, охватывающий до 60% русских фамилий. Дворянские и княжеские роды чаще образовывали фамилии через -ский или -ин. Гордомысовы, скорее всего, происходят из среды крестьян или посадских людей, где мирские имена держались дольше всего.

У фамилии нет известных знаменитых носителей в истории, и это не делает её менее ценной для изучения. Напротив, именно такие «простые» фамилии часто хранят архаичные черты языка, которые в книжной речи давно исчезли. Встречается фамилия преимущественно в центральных и северных регионах России — там, где дольше сохранялась традиция мирских имён. В южных областях, под влиянием украинской и белорусской антропонимии, подобные сложные имена почти не фиксируются.