Основой фамилии Горькаев послужило мирское имя Горькай. Вероятно, фамилия Горькаев образована от имени Горькай, которое связано с прилагательным «горький». Следовательно, Горькай – это, скорее всего, охранительное внутрисемейное имя, выполнявшее функцию оберега. В данном случае, надеясь иметь мальчика со счастливой, благополучной судьбой, родители назвали его Горькаем. Согласно другой версии, фамилия Горькаев образована от прозвища Гарькавый. Оно ведет свое начало от украинского прилагательного «гаркавый», то есть «картавый, нечетко произносящий некоторые звуки». Вероятно, прозвище Гарькавый отражало особенности речи основателя фамилии. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Горькай, со временем получил фамилию Горькаев. Так, в Книге памяти Липецкой области записан Горькаев Владимир Филиппович, который родился в 1892 году (Липецкая обл., Грязинский р-н, с. А в архивах УВД Амурской области упоминается Горькаева Полина Васильевна, рожденная в 1935 году в поселке Сиваки Тыгдинского района.