Фамилия Хлорников — редкий случай, когда основа прозвища прозрачна, но её бытовое значение не совпадает с современным научным термином. Вопреки ожиданию, корень здесь не связан с химическим элементом хлором, открытым лишь в конце XVIII века, когда фамилии у крестьян и мещан уже массово закреплялись. Скорее всего, в основе лежит слово «хлорник» — так в некоторых русских говорах называли человека, который ходит хмурым, больным или бледным, то есть «хлорным». Глагол «хлореть» означал хиреть, чахнуть, болеть. Таким образом, Хлорников — это потомок того, кого прозвали Хлорником за нездоровый вид или вялый нрав.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединился к прозвищу на -ник. Этот суффикс часто указывал на принадлежность к роду: «чей?» — Хлорников, то есть сын или потомок Хлорника. Важно, что фамилия не могла возникнуть из профессии: «хлорников» как ремесленников не существовало. Встречается она преимущественно в центральных и северных областях России, где диалектное слово «хлорный» (бледный, болезненный) было в ходу, особенно в среде крестьянства.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Хлорин, Хлоркин, Хлорушкин — подтверждает, что все они восходят к одному прозвищному гнезду, а не к химии. Унбегаун в «Русских фамилиях» не упоминает Хлорникова, но разбирает подобные случаи, когда прозвища по внешности давали фамилии с суффиксом -ов. В дореволюционных метрических книгах эта фамилия встречается спорадически, без привязки к знатному сословию — носителями были крестьяне и мещане. Сегодня Хлорниковых мало, что делает фамилию одной из тех, что хранит местную диалектную память, почти утраченную в литературном языке.