Фамилия Холодулина звучит так, будто её обладательница происходит из семьи, где ценили бодрость духа или, наоборот, стойко переносили непогоду. На самом деле её основа — прозвище Холодуля. В русских говорах «холодуля» — это не просто холодный человек, а скорее зябкий, мерзлявый, тот, кто постоянно кутается и жалуется на стужу. В некоторых диалектах так могли назвать и скупого, «холодного» в эмоциях или в делах, но первое значение — бытовое, связанное с физическим ощущением холода — выглядит убедительнее.

Фамилия образована по продуктивной модели на -ин: Холодуля → Холодулин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Холодулин, то есть сын или потомок Холодули. Это типичный патроним (отчество в форме притяжательного прилагательного), который закрепился как фамилия. Окончание -а в женском варианте (Холодулина) — грамматическое, фамилия склоняется как обычное прилагательное женского рода.

Интересно, что в отличие от более распространённых «холодных» фамилий — Холодов, Холодков, Холодных — форма Холодулин встречается гораздо реже. Она сохранила уменьшительно-пренебрежительный суффикс -ул-, который придаёт прозвищу оттенок ласковости или иронии. Такие образования (ср. Мишуля, Ванюля, зимуля) в старину часто давали детям или молодым людям, чтобы подчеркнуть какую-то особенность без грубости. Поэтому, скорее всего, первый Холодуля был не суровым морозом, а скорее «мерзлявым пареньком», которого так и прозвали в шутку.

Географически фамилия встречается в центральных и северных областях России, где холода — часть повседневной жизни, а прозвища по погоде были естественны. В дореволюционных переписях она фиксируется в Вологодской, Костромской и Вятской губерниях — регионах, где зима длинная, а о «зябком» человеке говорили с пониманием. Сословно носители, скорее всего, были из крестьян или мещан: прозвищные фамилии на -ин редко встречались у дворянства, которое предпочитало более «благородные» суффиксы.

В этимологическом словаре Б. Унбегауна фамилия не выделена отдельно, но её разбор укладывается в общую схему прозвищ от прилагательных с суффиксом -ул-. В трудах В. Никонова подобные формы приводятся как примеры «бытовых» прозвищ, отражающих внешние признаки или привычки человека. Таким образом, Холодулина — это фамилия-характеристика, в которой через бытовую деталь (зябкость) проступила история конкретной семьи, жившей в краю, где умение беречь тепло ценилось на вес золота.