Фамилия Гортанская — женская форма фамилии Гортанский, и её разумнее рассматривать в мужском варианте, так как именно он указывает на родоначальника. Словообразование здесь прозрачное: основа «гортан-» и типичный для польской и западнорусской шляхты суффикс «-ский/-цкий». Такая модель указывала либо на принадлежность к месту (поместью, селу), либо на характерный признак человека, который закрепился за ним в виде прозвища.

Самая вероятная версия — топонимическая. Фамилия могла возникнуть от названия населённого пункта вроде Гортань, Гортаны или Гортанка. Такие топонимы встречаются в Беларуси и на западе России (например, деревня Гортань в Гомельской области). В этом случае предок носителя фамилии был либо владельцем этой земли, либо выходцем оттуда. Суффикс «-ский» в дворянской среде часто присваивался именно по названию имения, поэтому не исключено, что Гортанские относились к мелкопоместной шляхте, особенно на территории бывшего Великого княжества Литовского.

Вторая версия — от прозвища Гортан. Слово «гортань» в русских говорах имело не только анатомическое значение, но и переносное: так могли назвать человека с громким, зычным голосом, крикуна или того, кто много говорит. Прозвища по частям тела и их особенностям в ономастике не редкость — ср. фамилии Губа, Нос, Лоб. Если прозвище было дано за голос, то фамилия Гортанский означала бы «сын Гортана», то есть потомок человека с характерной речевой манерой. Эта версия менее формальна, но вполне жизненна для крестьянской или мещанской среды.

В написании фамилии возможна путаница с однокоренной, но иной по смыслу фамилией Горталов (от «гортать» — ворошить, перебирать). Однако суффикс «-ский» однозначно отсылает к польско-литовской традиции, а не к чисто великорусской. Встречаемость фамилии сегодня невысока, она сосредоточена в основном в западных областях России и в Беларуси, что косвенно подтверждает её географическое происхождение.