Фамилия Горностаев происходит от мирского имени или прозвища Горностай. В древнерусской традиции имена по названиям зверей давали не случайно: считалось, что ребёнок перенимает качества животного. Горностай в народном сознании — не просто пушной зверёк. Белый зимний мех сделал его символом чистоты, непорочности и целомудрия. В европейской геральдике и живописи горностай сопровождался девизом «Malo mori quam foedari» — «Лучше смерть, чем позор», а его мех считался знаком королевского достоинства и знатности. Поэтому имя Горностай могло нести пожелание ребёнку нравственной высоты и благородства.

Суффикс -ев указывает на типичную русскую патронимическую модель: «чей?» — Горностаев, то есть сын или потомок Горностая. Фамилия закрепилась в XV–XVI веках, когда у знатных и служилых людей начали передаваться наследственные прозвания. Однако Горностаевы могли быть не только боярского или дворянского рода. Прозвище Горностай давали и охотникам на этого зверька — мех стоил очень дорого, и промысел приносил хороший доход. Таким образом, предки носителей фамилии могли быть как людьми высокого положения, так и ремесленниками-пушниками.

В архивных источниках фамилия встречается в разных губерниях. В Книге памяти Псковской области записан техник путей сообщения Горностаев Александр Степанович (1902 года рождения, уроженец села Горностаево — топоним, вероятно, того же корня). В Книге памяти Красноярского края упомянут Горностаев Василий Григорьевич (1900 г.р.) из села Боготол Томской губернии. В Самарской области — землемер Дмитрий Гаврилович Горностаев (1880 г.р.), живший в Самаре. Эти записи показывают, что фамилия бытовала в разных сословиях: от технических специалистов до чиновников.

Самый известный носитель — архитектор Алексей Максимович Горностаев (1808–1862). Он проектировал в русском стиле, преподавал, участвовал в строительстве Троице-Сергиевой пустыни под Петербургом. Его биография — редкий случай, когда фамилия совпала с родом занятий: Горностаев работал с камнем и деревом, как его далёкий предок мог работать с мехом.

Фамилия Горностаев — нечастая, но устойчивая. Она не имеет однозначной географической привязки, что говорит о её древности: имя Горностай давали по всей Руси независимо от региона. В отличие от фамилий на -ский или -ич, эта модель проще и старше, что делает её ценным памятником славянской антропонимии.