Фамилия Горелочкин поначалу кажется прозрачной: «гореть», «горелый» — и сразу рисуется что-то обгорелое, печное, пожарное. Но при ближайшем рассмотрении её словообразовательная модель заставляет задуматься. Суффикс -очк- в русских фамилиях встречается нечасто. Обычно он уменьшительно-ласкательный, как в словах «лампочка», «козочка». Значит, в основе лежало не прямое прозвище Горелый (которое дали бы погорельцу или человеку с тёмной, «опаленной» внешностью), а его производная форма — Горелочка.

Так могли называть в быту человека с фамильным или уличным прозвищем Горелый, а уже от этого ласкательного варианта и образовали фамилию Горелочкин. То есть: Горелый → Горелочка (сын или малый Горелого) → Горелочкин. Это типичная «патронимическая матрёшка», когда фамилия строится не от корня, а от другого прозвища. В ономастике подобные случаи разбирал Б. Унбегаун, отмечая, что суффикс -очк- в фамилиях почти всегда вторичен и указывает на «внука» или «правнука» по отношению к исходному прозвищу.

Основное значение, скорее всего, связано с внешним видом или происшествием. Горелый — человек, пострадавший от огня, либо тот, кто живёт на горелом месте (выжженном под пашню участке леса). В северных и центральных губерниях России «горелью» называли гарь, выгоревший лес, и прозвище Горелый нередко закреплялось за крестьянином, поселившимся на такой земле. Версия с профессией (например, «обжигальщик» чего-либо) менее вероятна: для ремесленников использовали суффиксы -щик/-чик, а не -очк.

Географически фамилия редкая, встречается преимущественно в Поволжье и на юге России — в Волгоградской, Саратовской, Ростовской областях. Это косвенно подтверждает версию с «горелым» лесом: в степной и лесостепной зоне палы и пожары были часты, а прозвища по месту жительства — обычны. Фамилия Горелов встречается в десятки раз чаще, и её носители нередко из тех же регионов; Горелочкин же — её «уменьшительный» вариант, закрепившийся в отдельных родах.

Таким образом, Горелочкин — это не «сын того, кто горел», а скорее «внук Горелого». Фамилия несёт в себе бытовую историю: предок либо пережил пожар, либо обживал гарь, а потомки, переходя на уменьшительное прозвище, сохранили память об этом событии в неожиданной грамматической форме.