Фамилия Гостомельский — редкий случай, когда географическая основа почти наверняка перевешивает все прочие версии. Она образована от названия населённого пункта с помощью типичного для польской и западнорусской шляхты суффикса -ский. Исходный топоним — Гостомель. На карте таких мест несколько, но главное — посёлок Гостомель в Киевской области, известный с XV–XVI веков. В старых документах он фигурирует и как Гостомль, и как Гостомля. Житель этого села или владелец усадьбы получал прозвание «гостомельский», которое со временем закрепилось как фамилия.

Семантика корня прозрачна: «гость» и «мель» (в значении «место, земля»). Древнерусское «гость» — это не просто приезжий, а купец, торговый человек. «Гостьба» означала торговлю, «гостиный двор» — место для купеческих складов. «Мель» — от общеславянского *melъ, родственного литовскому malda («собственность, имение»). Таким образом, Гостомель — это «место для гостей-купцов» или «гостевое имение». Фамилия, стало быть, указывает на предка, который либо жил в таком поселении, либо владел им.

Версия о происхождении от прозвища Гостомысл (как у легендарного новгородского старейшины) менее убедительна. Переход «Гостомыслов» в «Гостомельских» возможен, но фонетически натянут: замена «сл» на «л» нехарактерна для русских говоров, а вот отпадение конечного -ль в названии села — обычное дело. Поэтому топонимическая версия надёжнее.

Социальный срез фамилии — польско-литовская шляхта или украинская козацкая старшина, получившая дворянство. Фамилии на -ский в Речи Посполитой носили землевладельцы, и Гостомельский — типичный пример такого именования по имению. В XIX веке носители фамилии встречаются среди духовенства и мещан Киевской и Волынской губерний, что подтверждает привязку к региону.

В написании возможны варианты: Гостомельский, Гостомельский (с ударением на второе «о» или на «е»), а в польской транскрипции — Gostomelski. В современной России фамилия редкая, её концентрация выше на западе страны и в Беларуси, что косвенно подтверждает связь с исходным топонимом на территории Украины.