Фамилия Хорольских — одна из тех, что сразу выдают географические корни. Её основа — топоним Хорол, название реки в Полтавской области Украины (левый приток Псла) и города на этой реке. Суффикс -ск- указывает на связь с местностью: такую модель обычно получали люди, владевшие землёй или жившие в определённой местности. Окончание -их в русском варианте — типичный северный или сибирский патронимический формант, характерный для фамилий, закрепившихся в формах множественного числа (сравните: Седых, Белых). То есть Хорольских — это «из рода тех, кто из Хорола» или «живущих в Хороле».

Менее вероятна, но возможна связь с прозвищем Хорол. В украинских говорах «хорол» могло означать нечто шумное, беспокойное или даже относиться к названию рыбы (хороль — местное название карпа). Однако в подавляющем большинстве случаев фамилия восходит именно к названию города или реки. Город Хорол известен с XI века, упоминается в летописях, а река дала название нескольким сёлам. Носители фамилии Хорольских, скорее всего, происходят из украинских земель, но сама фамилия оформилась уже в русской языковой среде, что подтверждается типичным русским окончанием -их.

В ономастике фамилии на -ских/-цких с географической основой — распространённое явление для украинской и польской шляхты, но Хорольских не обязательно дворянского происхождения. Такая форма могла закрепиться у крестьян, переселившихся из Хорола в другие регионы, особенно на восток и север России. В документах XIX века фамилия встречается в Курской, Воронежской губерниях, а также в Сибири, куда переселенцы увозили свою родовую память.

Особенность фамилии — её редкая огласовка: не Хорольский, а Хорольских. Это указывает на то, что предки не были помещиками, владевшими деревней (тогда была бы форма Хорольский или Хорольские), а скорее принадлежали к общине, где фамилию давали по месту выхода. Сейчас фамилия встречается нечасто, в основном в центральной России и на Урале.