Фамилия Горожаев — яркий пример того, как прозвище, данное человеку по месту жительства, закрепилось в родовом имени. В её основе лежит слово «горожа́нин» — житель города. Однако в русском языке XV–XVII веков это слово имело более узкий смысл, чем сегодня. «Горожанами» называли не всех городских обывателей, а только полноправное посадское население — торговцев, ремесленников, людей, которые несли городское тягло (налоги и повинности). Прозвище Горожанин или Горожай мог получить либо пришлый человек, который осел в городе и стал своим среди посадских, либо, наоборот, крестьянин, который часто бывал в городе по делам и перенимал городские манеры.

Модель образования фамилии — суффикс -ев, который присоединяется к основам на мягкий согласный или -й. Исходная форма прозвища — Горожай (усечённый вариант от «горожанин», по аналогии с «гуляй» от «гуляющий»). Фамилия Горожаев означает «сын Горожая» или «потомок того, кого звали Горожаем».

Интересно, что в отличие от распространённой фамилии Городничев (от должности городничего) или Городской (от прилагательного), Горожаев прямо указывает на социальный статус предка. Он был не начальником города и не просто человеком, жившим в городе, а именно членом посадской общины — той прослойки, которая в допетровской Руси составляла основу городского самоуправления и экономики. В переписных книгах XVII века встречаются имена и прозвища с этим корнем, например, «Горожанин Ивашка» из Ярославля, что подтверждает бытование такого именования в среде торгово-ремесленного люда.

По географии фамилия Горожаев не имеет резкой привязки к одному региону. Она встречается и в центральных областях России (бывших землях Московского государства), и в Поволжье, и на Урале. Это говорит о том, что прозвище было общепонятным и не локальным. Вариант написания с буквой «о» в корне (Горожаев) — единственно верный с точки зрения этимологии, в отличие от возможных искажений вроде «Гаражаев», которые не имеют отношения к городу.