Фамилия Угольников напрямую связана с прозвищем Угольник, и чтобы понять её значение, нужно разобраться с многозначностью этого слова. В большинстве случаев перед нами «профессиональное» именование: так могли назвать угольщика — человека, который жёг древесный уголь или торговал им. Это ремесло было распространённым и важным, поэтому следы его сохранились во множестве фамилий, и Угольников — одна из них.

Однако корень здесь не всегда указывает на ремесло. Существует версия, что прозвище произошло от существительного «угол». Тогда оно могло отражать место жительства предка — например, дом на углу улицы или в глухом закоулке. В Сибири угольником называли плотника, который умел рубить угол избы, то есть мастерски владел топором и знал ключевые приёмы сруба. В некоторых говорах так же именовали умельца, делавшего наугольники — угловые полки, горки или шкафчики треугольной формы, которые ставили в красный угол комнаты. Эта деталь редкая и локальная, но она добавляет фамилии неожиданный оттенок: предок мог быть не только работником у печи, но и столяром.

Словообразовательная модель проста и прозрачна: суффикс -ов- присоединился к основе Угольник, образовав типичную русскую фамилию-притяжательное прилагательное, отвечающую на вопрос «чей?» — сын Угольника. Такая модель массово использовалась в XVI–XVII веках, когда фамилии закреплялись за крестьянскими и посадскими родами. Спор между версиями «уголь» и «угол» решается в пользу первой: она встречается чаще и логичнее объясняет происхождение прозвища. Версия с плотником или местом жительства остаётся дополнительной, но не основной.

География фамилии широкая, но без выраженного центра. Она встречается и в центральной России, и в Сибири, что согласуется с обеими трактовками: угольщики работали повсеместно, а плотники-угольники особенно ценились в регионах с деревянным зодчеством. Известных носителей с громкой исторической славой нет, и это типично для фамилий ремесленного происхождения — они чаще принадлежали людям труда, а не дворянству. Зато однокоренные варианты — Угольников, Угольничий, Угольщиков — образуют целое гнездо, и все они восходят к одному занятию.