Фамилия Гостюминский — редкий случай, когда суффикс -ский указывает не на польское или украинское происхождение, а на чисто русскую, скорее всего, северную или центральную основу. В русской ономастике фамилии на -ский обычно получали дворяне по названию своих имений, духовенство после семинарии или выходцы из западнорусских земель. Но Гостюминский — исключение: его корень не топоним, а личное имя или прозвище.

В основе фамилии лежит древнерусское нецерковное имя Гостюма или прозвище Гостюма. Первая часть — гость (купец, приезжий торговец, а в древности и иноземец). Вторая часть — суффикс -юма, который встречается в старых русских именах (например, Нелюба, Милюта). Имя Гостюма мог получить ребёнок, родившийся в доме, где остановился богатый гость, или же человек, который сам был приветлив к гостям. В Новгородских и Псковских писцовых книгах XV–XVI веков встречаются крестьяне и посадские люди с именем Гостюма — это реальное, хоть и редкое, имя.

От имени Гостюма с помощью суффикса -ин образовали притяжательное прилагательное Гостюмин («чей?» — сын Гостюмы). Так появилась фамилия Гостюмин, довольно известная в русском быту. А Гостюминский — это дальнейшее развитие: к основе Гостюмин добавили фамильный суффиксальный формант -ский, который часто служил для «облагороживания» простой фамилии. В XVIII–XIX веках многие крестьяне и мещане, получая паспорта или переходя в другое сословие, меняли Гостюмин на Гостюминский — звучало более «дворянски». Так что Гостюминский — это, скорее всего, не потомок польского шляхтича, а русский человек, чей предок носил прозвище Гостюма, а потом фамилию «подтянули» под книжный образец.

Встречается фамилия в основном в центральной России, единичные записи есть в Тверской и Ярославской губерниях. В дореволюционных метрических книгах Гостюминские записаны как крестьяне и мещане, реже — как купцы. Дворянского герба или знатного происхождения у фамилии нет, но это не делает её менее интересной: она сохранила архаичное имя, которое почти вышло из употребления уже к XVII веку.