Фамилия Худолий образована от прозвища Худоля, и в её основе лежит прилагательное «худой». В старину это слово значило не только «тощий», но и «плохой, негодный, дурной, больной». У Владимира Даля «худоба» определяется как «калечество, безобразие», поэтому логично предположить, что прозвище Худоля давали человеку больному или калеке. В таком случае фамилия Худолий указывает на то, что её носитель — потомок человека с физическим недостатком.

Однако есть и вторая, менее очевидная версия. Существительное «худоба» с ударением на втором слоге в старину означало «всё наличное имущество: дом, двор и прочее». Отсюда Худолей могли прозвать человека зажиточного, владельца крепкого хозяйства. Эта версия неожиданно переворачивает привычное восприятие корня «худ» — и фамилия из «прозвища бедняка» превращается в «прозвище богача». Правдоподобность обеих гипотез одинакова, и без дополнительных исторических записей о конкретной семье выбрать одну сложно.

Словообразовательная модель здесь редкая для русских фамилий. Суффикс -ий в форме Худолий указывает на притяжательное значение («чей?»), но в отличие от массовых фамилий на -ов/-ев, такая модель встречается значительно реже и часто имеет украинское или белорусское происхождение. Само прозвище Худоля — типичное для древнерусской традиции имя-характеристика, которое давали человеку по внешнему признаку или социальному положению. Позже прозвище, изначально присоединённое к наследственному имени, полностью заменило его как в повседневной жизни, так и в официальных документах, закрепившись за родом в форме фамилии.