Фамилия Горлевский — редкая и в этом её главная особенность. Она не встречается в массовых списках и не имеет устоявшейся версии происхождения, что даёт простор для разбора по словообразовательной модели.

В основе фамилии — суффикс -ск-, указывающий на её польское или украинско-белорусское происхождение. Такие фамилии (на -ский/-цкий) в XVI–XVII веках часто давались по названию местности: усадьбы, села или городка. Скорее всего, предок носителя фамилии был выходцем из места с корнем «Горлев-». Это могло быть село Горлево, Горлевка или урочище с похожим названием. В этом случае фамилия отвечает на вопрос «откуда?» и закрепилась за человеком, переселившимся из тех краёв.

Корень «Горл-» — спорный. Самое прямое объяснение — от слова горло. В русских говорах «горло» могло быть прозвищем крикливого, горластого человека, либо того, кто много пьёт (горлопан, горлодёр). В таком случае фамилия образовалась бы напрямую от прозвища Горло/Горлев — через суффикс -ев- (Горлев → Горлевский). Но здесь есть нюанс: суффикс -ский редко присоединяли к личным прозвищам на -ов. Чаще так делали, когда фамилию давали детям или слугам знатного человека, либо когда переделывали уже существующую фамилию на польский манер.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с топонимом Горловка (город в Донбассе) или с фамилией Горлов. Однако Горловка получила название в XIX веке в честь инженера Горлова, а не наоборот. Так что Горлевский — скорее самостоятельное образование, не имеющее отношения к промышленному городу.

Ещё один вариант — основа от имени Гордей (греч. «земледелец»). В диалектах Гордей мог сокращаться до Горл- (ср. Горлан, Горлей). Но это уже косвенная гипотеза, без прямых подтверждений.

В сословном плане фамилии на -ский в Российской империи часто носили дворяне и духовенство, но встречались и среди крестьян, особенно на западе страны. Горлевские могли быть шляхтой из Речи Посполитой, которая после разделов Польши перешла в русское подданство, или же выходцами из крестьян, получившими фамилию по месту жительства.

Сегодня фамилия крайне редка. В современных базах данных упоминания единичны, в основном на Украине и в центральной России. Найти носителей за пределами этих регионов почти невозможно.