Фамилия Холостой — редкий случай, когда в основе фамилии лежит не профессия, не имя и не географическое название, а семейное положение. Прозвище Холостой получал неженатый мужчина, и эта характеристика закреплялась за ним в официальных документах. В крестьянской и мещанской среде, где брак был нормой и условием полноценного хозяйствования, выделение холостого статуса в прозвище могло быть вызвано либо поздним возрастом жениха, либо его принципиальным отказом от женитьбы.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: полное прилагательное в роли прозвища перешло в фамилию без суффикса, то есть по типу «бессуффиксных» фамилий. Это отличает Холостого от подавляющего большинства русских фамилий на -ов/-ев и -ин. Такая модель встречается значительно реже и характерна скорее для прозвищ, которые не успели обрасти патронимическим суффиксом к моменту фиксации. В старых переписных книгах XVII–XVIII веков можно встретить запись «Ивашка Холостой» — прямое указание на то, что человек был записан именно под этим прозвищем, без добавления отчества.

В некоторых говорах слово «холостой» имело и переносные значения — «пустой», «незанятый», «не имеющий пары». Поэтому в редких случаях прозвище могло относиться к холостому ходу механизма или к пустующему участку земли, но это уже маловероятные версии. Основная и самая правдоподобная гипотеза — прозвище по семейному положению.

Фамилия Холостой не относится к числу распространённых и не имеет ярко выраженного географического центра. Встречается она и в центральных областях России, и на юге, но везде — единичными вкраплениями. По сословной принадлежности носители фамилии — почти исключительно крестьяне и мещане, так как в дворянской среде подобные «характеризующие» прозвища не приживались.

Среди однокоренных фамилий — Холостяков (с суффиксом -як и патронимическим -ов), Холостенко (украинский вариант) и Холостых (сибирская форма родительного падежа). Фамилия Холостой стоит особняком как самая короткая и прямая по смыслу — без посредников, просто констатация факта, закреплённая в родовом имени.