Фамилия Златокрылов — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка было не бытовым, а книжным или поэтическим. В отличие от большинства русских фамилий, образованных от профессий (Кузнецов), внешности (Белов) или черт характера (Добрынин), основа «златокрыл» явно отсылает к эпитету. «Златые крылья» — устойчивый образ в древнерусской книжности, фольклоре и церковной гимнографии: так описывали ангелов, архангелов, а иногда и мифических птиц (Сирин, Алконост, Феникс). Человек с прозвищем Златокрыл мог получить его не за реальные золотые крылья, а за что-то, что ассоциировалось с этим образом: за светлые длинные волосы (как крылья), за быстрый лёт в работе или за особую, «ангельскую» внешность.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ов, типичный для русских фамилий, присоединён к основе «Златокрыл». Сама основа — сложное слово из двух корней: «злат-» (церковнославянская форма от «золото») и «крыл-» (от «крыло»). Такие двукорневые прозвища в XVI–XVII веках встречались у духовенства и служилых людей — они нередко брали себе «говорящие» фамилии, подчёркивавшие благочестие или книжную образованность. Вполне вероятно, что первый носитель фамилии был либо священником, либо дьяком, либо выходцем из монастырской среды, где такие поэтические прозвища были в ходу.

Географически фамилия Златокрылов не привязана к одному региону — она встречается рассеянно, чаще в центральной России и Поволжье, но нигде не образует крупных гнёзд. Это подтверждает версию о её искусственном, «кабинетном» происхождении: такие фамилии давали в семинариях или при записи в ревизские сказки, когда крестьянину или мещанину придумывали «благозвучную» фамилию по случаю. В отличие от фамилий типа Золотов или Крылов, которые могли возникнуть из простых прозвищ, Златокрылов с самого начала нёс оттенок возвышенности. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) подобные образования описываются как «искусственные фамилии духовенства» — их давали по названиям икон, праздников или по красивым словосочетаниям.

Споров о происхождении фамилии почти нет: альтернативная версия (от названия птицы с золотыми перьями) маловероятна, так как в русской орнитофауне нет вида «златокрыл». Речь идёт именно о книжном образе. Так что носитель фамилии Златокрылов с высокой долей вероятности ведёт род от человека, которому при крещении или при получении фамилии дали «ангельское» прозвище — возможно, за кроткий нрав, красивый голос или просто по прихоти переписчика.