Фамилия Горлова, как и более распространённая мужская форма Горлов, происходит от прозвища Горло. В основе лежит не анатомический термин, а яркая характеристика человека. Скорее всего, прозвище носило иронический оттенок и закреплялось за тем, кто отличался громким голосом, любил кричать или привык добиваться своего именно криком, а не убеждением. Впрочем, не исключено, что так могли прозвать и спокойного от природы человека, но обладателя неожиданно зычного, «громоподобного» голоса — такая контрастная черта тоже бросалась в глаза.

Модель образования фамилии типична для русской ономастики: прозвище на -о (Горло) плюс патронимический суффикс -ов, дающий буквальное значение «сын Горла» или «из рода Горла». Женская форма Горлова возникла как естественное грамматическое окончание фамилии у женщины, принадлежащей к этому роду.

Ценную историческую справку даёт «Ономастикон» академика С. Б. Веселовского. Среди упомянутых там лиц — князь Третьяк Иванович Горло Вяземский, а также Андрей Горлов, великокняжеский охотник (запись 1533 года). Эти примеры показывают, что прозвище бытовало в среде знати (княжеский род) и среди служилых людей, то есть не имело узкой сословной привязки. Запись XVI века — одно из ранних свидетельств, когда прозвище уже превратилось в наследственное именование.

Таким образом, фамилия Горлова — не про «горло» как часть тела, а про характер или внешнюю примету предка: его манеру говорить, кричать или просто обладать необычайно сильным голосом.