Фамилия Хольченков — классический пример русского отчества на -ов, образованного от прозвища или имени, которое заканчивалось на -а/-я. В данном случае исходная форма — Хольченко, где суффикс -енко указывает на украинское или южнорусское происхождение. При переходе в великорусскую среду к основе добавили типичный для северных и центральных губерний суффикс -ов, и фамилия стала звучать как Хольченков. Это типичная «обрусевшая» украинская фамилия, каких много в пограничных регионах — на Курщине, в Воронежской и Белгородской областях.

Корень «Хольч-» вызывает споры. Самая прямая версия — отчество от имени Холька, уменьшительной формы от православного имени Харлампий (в народе — Харлам, Харлашка, Холька). Такое стяжение встречается в южнорусских говорах: «Харлам» превращалось в «Холька» через замену согласных и редукцию гласных. Менее вероятна, но возможна связь с диалектным глаголом «холить» — то есть заботливо ухаживать. В этом случае Хольченко — сын Хольки, человека, который холил себя или скот, либо получившего прозвище за опрятность. Однако для фамилий на -енко типичнее именная, а не глагольная основа.

В словарях фамилия не фиксируется как распространённая, что говорит о её локальном бытовании. Скорее всего, предки Хольченковых жили в одном из сёл на стыке современной Украины и России, где смешивались украинские и русские модели фамилеобразования. Суффикс -енко в основе указывает, что изначально это было отчество по отцу (Хольченко = сын Хольки), а уже позже, при переселении или переписи, фамилию «дотянули» до привычного на севере образца, добавив -ов. Так что носитель фамилии Хольченков с большой вероятностью происходит из семьи, которая когда-то мигрировала с юга на север или просто жила в зоне культурного пограничья.