Фамилия Хорольцов — довольно редкая и прозрачная по происхождению, но с одной важной особенностью, которая отличает её от множества «географических» фамилий. В её основе лежит название украинского города Хорол (Полтавская область) или реки Хорол, на которой он стоит. Однако носитель фамилии, скорее всего, не был выходцем из самого города, а происходил из села или хутора с тем же названием, коих в XIX веке на территории Малороссии насчитывалось несколько.

Суффикс -цов указывает на типичную модель образования от названия места через прозвище или именование по местности. Сначала возникло прозвище Хоролец — так могли называть человека, который пришёл с Хорола или жил на одноимённой реке. Затем от этого прозвища по патронимической модели (чей? — Хорольцов) образовалась фамилия, означающая «потомок Хорольца». Интересно, что в украинской ономастике чаще встречается вариант Хорольский, а русская форма Хорольцов закрепилась именно с суффиксом -ов, характерным для великорусских фамилий.

Есть и другая, менее вероятная версия. Слово «хорол» в некоторых южнорусских говорах могло означать не только топоним, но и прозвище, данное за какой-то характерный признак — возможно, за хриплый голос или манеру говорить (от «хоркать» — хрипеть, кашлять). Однако в этом случае фамилия звучала бы как Хоролков или Хоролкин, а форма Хорольцов надёжнее связывается именно с географическим названием.

Социальный состав носителей фамилии был смешанным. В ревизских сказках XIX века Хорольцовы встречаются как среди государственных крестьян южных губерний (Харьковской, Екатеринославской), так и среди мещан и купцов. Географически фамилия рассредоточена, но заметный след оставила на Дону и в Поволжье, куда переселенцы с Украины уходили в поисках земли. Таким образом, предки современного Хорольцова — это, скорее всего, малороссийские крестьяне или казаки, получившие фамилию по месту прежнего жительства и сохранившие её в форме, адаптированной к русской словообразовательной норме.