Фамилия Горловская — типичный пример «географической» фамилии, образованной по модели «название места + суффикс -ск-». Такую фамилию обычно получал человек, переехавший из села или деревни с названием Горлово. Таких топонимов в России несколько, например, в Тверской и Калужской областях. Переселенца на новом месте спрашивали: «Ты чей?» — и отвечали: «Горловский», то есть родом из Горлова.

В основе самого названия Горлово лежит прозвище Горло. В русских говорах «горлом» называли не только часть тела, но и крикливого, горластого человека, обладателя громкого, зычного голоса. В XV–XVII веках это было распространённое нецерковное имя-прозвище. Один из первых, кто попал в письменные источники, — крестьянин Горло из новгородских земель (конец XV века). Таким образом, название деревни Горлово могло означать «место, где живут Горлы», то есть потомки человека с таким прозвищем.

Фамилия Горловская — женская форма, мужской вариант — Горловский. Окончание -ая в женском роде характерно для притяжательных прилагательных и в русской традиции закрепилось за женщинами. Модель на -ский/-цкий традиционно считалась «дворянской» или «шляхетской», но на практике встречалась и у крестьян, особенно выходцев из западных и центральных губерний России, где топонимические фамилии были массовыми.

Спорных версий происхождения фамилии немного. Иногда её связывают напрямую со словом «горло» в значении «узкий проход», «пролив», но для внутренних русских областей это маловероятно. Основная и самая правдоподобная версия — топонимическая, с прозвищем Горло в основе названия селения.

Поскольку фамилия редкая, в дореволюционных списках она почти не встречается. В советское время носительниц фамилии Горловская можно встретить преимущественно в центральных и южных регионах России, что подтверждает её связь с конкретными, локальными топонимами.