Фамилия Горькаева — женская форма фамилии Горькаев, в основе которой лежит мужское личное имя или прозвище. У этого слова есть две основные версии происхождения, и обе заслуживают внимания, хотя первая выглядит более убедительной.

Согласно наиболее распространённому объяснению, фамилия образована от мирского имени Горькай, которое напрямую связано с прилагательным «горький». В древнерусской традиции такие имена не были редкостью — их давали как обереги. Родители, желая сыну счастливой и благополучной судьбы, могли наречь его Горькаем, словно «забронировав» за ним всё плохое, чтобы оно не сбылось. Это охранительное имя должно было отвести от ребёнка настоящие беды. Суффикс -ай в таких именах (ср. Беляй, Черняй, Миляй) был типичным для разговорной антропонимии.

Вторая версия связывает фамилию с украинским корнем: прозвище Гарькавый (или Горькавый) означало «картавый, нечётко произносящий звуки». Со временем гласная могла измениться под влиянием аканья или народной этимологии, сблизившись со словом «горький». Если это так, то фамилия изначально фиксировала особенность речи своего носителя. Однако эта гипотеза менее вероятна: переход «гарь» в «горь» встречается нечасто, а для русского уха форма Горькаев звучит естественнее именно как производное от имени, а не от прозвища с дефектом речи.

Фамилия Горькаев — нечастая, но не исчезнувшая. В архивных документах встречаются её носители: в Книге памяти Липецкой области упомянут Горькаев Владимир Филиппович, родившийся в 1892 году в селе Грязинского района. В архивах УВД Амурской области зафиксирована Горькаева Полина Васильевна, 1935 года рождения, из посёлка Сиваки Тыгдинского района. Эти записи указывают на два очага бытования фамилии — чернозёмный центр России и Дальний Восток, что типично для фамилий, разнесённых переселениями и ссылками.

Формант -ев указывает на принадлежность: Горькаев буквально означает «сын Горькая». Это стандартная патронимическая модель, самая распространённая в русских фамилиях.