Фамилия Верхолайцев — редкий пример, где говорящая основа спорит с суффиксальной моделью. Разберёмся по порядку.

В основе лежит прозвище Верхолай. Первая часть — «верхо» (верх, верховой). Вторая — «лай» (от глагола «лаять»). Самый прямой смысл: «тот, кто лает сверху», «верхолай». В крестьянской среде так могли дразнить крикливого, задиристого человека, который любил покрикивать свысока — с крыльца, с воза или с горки. Менее вероятная, но возможная версия — прозвище пастуха или псаря, который управлял сворой собак с коня или с возвышенности, то есть «верхний лай» как сигнал.

Главная загадка — суффикс. Фамилии на -цев обычно образуются от географических названий на -цы или -цо (Курицын — из Курицы, Скворцов — от скворца, но с другим суффиксом). Здесь же основа Верхолай — не топоним, а прозвище. Скорее всего, перед нами редкая модель: прозвище Верхолай → Верхолаец (человек, обладающий этим качеством) → Верхолайцев (сын Верхолайца). Суффикс -ец в прозвищах встречается, но нечасто. Альтернатива: фамилия могла возникнуть от названия деревни, которую в документах не зафиксировали, — например, Верхолайцы (жители «верхнего лая» или «верхнего места, где лают»). Но это предположение без географической привязки.

Сравните с однокоренными: Верхолай, Верхолаев, Верхолайченко. Вариант на -цев — самый редкий и, вероятно, северный или сибирский, где такие словообразовательные эксперименты встречались чаще из-за смешения говоров.

Сословно: скорее всего, крестьянская фамилия, возникшая не раньше XVII–XVIII века. Прозвище Верхолай не дворянское и не духовное — слишком бытовое и даже насмешливое. Носители могли жить на севере России, в Поморье или на Урале, где фамилии на -цев фиксируются у государственных и черносошных крестьян.

Прямых данных об известных носителях фамилии в открытых источниках нет — это редкая, локальная фамилия. Её уникальность именно в сочетании прозрачной, почти карикатурной основы и нестандартного суффикса, который заставляет задуматься: то ли перед нами «сын Верхолайца», то ли забытая деревня, где жили люди, лаявшие сверху.