Фамилия Горляев — один из тех случаев, когда прозвище, лёгшее в основу, было не столько обидным, сколько описательным, а со временем и вовсе утратило свой первоначальный смысл. Корень здесь — «горло», и это ключ к разгадке. Чаще всего Горляевым в старину могли прозвать горластого, крикливого человека, любителя поспорить или покомандовать. Такая модель образования через суффикс -яй (-яев) типична для русских прозвищ, характеризующих поведение: Кривляй — Кривляев, Шевеляй — Шевеляев, Вертяй — Вертяев. Суффикс придаёт оттенок деятеля, склонного к названному действию.

Есть и вторая, более прозаичная версия, которую не стоит сбрасывать со счетов. В некоторых говорах «горляй» или «горлан» означало не только крикуна, но и горшок с узким горлом, кувшин, или даже блюдо, приготовленное из требухи (рубец, «горло»). В этом случае родоначальник мог быть гончаром, делавшим такую посуду, или же мясником, торговавшим субпродуктами. Обе гипотезы не противоречат друг другу: прозвище могло закрепиться и за шумным соседом, и за ремесленником.

Фамилия фиксируется в документах с XVII века, преимущественно на юге России и в Поволжье. Особенно много Горляевых среди однодворцев — потомков служилых людей, живших на границе государства. В курских и воронежских переписных книгах встречаются Горляевы, записанные как дети боярские, что говорит об их не самом низком социальном статусе: они не были крепостными, а несли сторожевую службу.

С точки зрения словообразования фамилия прозрачна: основа Горляй + типичный русский суффикс принадлежности -ев. Ударение в большинстве случаев падает на второй слог — Горля́ев, хотя в некоторых диалектах встречается вариант Горляе́в. В современной России фамилия остаётся редкой, но не исчезающей — её носители живут в основном в Центральном Черноземье и на Кубани, что подтверждает её историческую привязку к южным регионам.