Фамилия Гортлевский — одна из тех, что сразу выдают своё происхождение через суффикс. Окончание «-ский» указывает на шляхетский или, шире, на географический способ образования: так называли человека по названию местности, из которой он происходил. В польской и западнорусской традиции фамилии на «-ский» часто получали дворяне, владевшие землёй, но со временем модель распространилась и на крестьян, переселявшихся из конкретного села.

Основа «Гортлев-» почти наверняка связана с топонимом. Можно предположить, что предок носителя фамилии жил в местечке Гортлево, Гортлев или Гортлевичи. Такие названия встречаются в исторических землях Речи Посполитой — на территории современной Польши, Беларуси, Украины. Корень, скорее всего, восходит к личному имени или прозвищу Гортль — возможно, диалектному варианту от «Гордей» или от немецкого «Gortl» (уменьшительное от Георг), что было нередко в регионах с немецкими колонистами. Менее вероятна, но не исключена связь со словом «гортань» в значении «горло» — прозвище мог получить человек с громким голосом или, наоборот, с хрипотцой.

Встречаемость фамилии невысокая. Основной ареал — западные области России, а также Беларусь и Польша. В дореволюционных документах Гортлевские могли записываться как мещане или однодворцы — потомки служилых людей, закрепившихся на южных рубежах. Сословной однозначности нет: в одних губерниях фамилия фиксируется у дворян, в других — у крестьян, что типично для «географических» фамилий, потерявших жёсткую привязку к статусу.

Словообразовательная модель проста: топоним Гортлево + суффикс принадлежности «-ск-» + окончание «-ий». Это значит, что первый носитель фамилии был «тем, кто из Гортлева». Двойных корней или приставок в фамилии нет, что облегчает этимологию, но оставляет простор для споров о первичном значении самого топонима. Если принять версию с личным именем, то фамилия — по сути, «сын Гортля», только оформленная не патронимическим суффиксом «-ов», а территориальным.