Фамилия Холмовых — яркий пример севернорусской модели образования, которая сразу выдаёт географию предков. Суффикс -ых (в родительном падеже множественного числа) указывает на то, что фамилия закрепилась в форме, типичной для Архангельской, Вологодской, Вятской губерний и соседних регионов. Такие фамилии отвечали на вопрос «чьи?»: Холмовых — из семьи или рода Холмовых. Это отличает её от более распространённых фамилий на -ов (Холмов) или -ский (Холмовский), которые встречаются по всей России.

Основа фамилии — прозвище или географическое название «Холм». В прямом смысле холм — это небольшая возвышенность. В русских говорах слово имело и другие значения: так могли называть высокий берег реки, курган или даже кладбище (в некоторых диалектах «холм» — синоним могилы). Прозвище Холм мог получить человек, живший на возвышенности, владевший таким участком земли, или же тот, кто отличался высоким ростом и плотным телосложением — «как холм».

В исторических документах фамилия встречается в форме Холмов, а вариант на -ых — это уже позднее закрепление в родительном падеже. Например, в переписных книгах XVII века по Вятке и Северному Приуралью упоминаются крестьяне Холмовы. В XIX веке фамилия Холмовых фиксируется в основном в Вятской и Пермской губерниях, что подтверждает её северное происхождение.

Словообразовательная модель проста: от прозвища Холм через притяжательное прилагательное Холмов (чей?) и затем — во множественном числе родительного падежа: Холмовых. Это типичный путь для фамилий, которые образовались не от имени отца, а от прозвища главы семейства. В отличие от фамилий на -ов, которые могли принадлежать разным сословиям, форма на -ых почти всегда указывает на крестьянское или мещанское происхождение — в дворянской среде такие фамилии не прижились.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Холмовых — самая редкая и локальная. Холмов и Холмский встречаются чаще и шире, а Холмовых — маркер, что предки жили именно в тех местах, где сохранялась старая северная традиция записи фамилий. Сегодня носители фамилии Холмовых рассеяны по России, но наибольшая плотность по-прежнему в Кировской области и Пермском крае.