Фамилия Златомрезов — редкий случай, когда прозвище застыло в почти дословной форме, а суффикс -ов лишь оформил его как фамилию. В основе лежит прозвание Златомрез — человек, который «злато мрез», то есть «золото мерит». В древнерусском языке глагол «мрезить» означал «мерить, отмерять». Таким образом, первый носитель прозвища был напрямую связан с драгоценным металлом: либо меняла, либо ювелир, либо оценщик, либо казначей. Фамилия не метафорическая, а профессиональная — она прямо указывает на занятие предка.

Интересна словообразовательная модель. В отличие от большинства русских фамилий, образованных от прозвищ с глагольной основой (например, Резанов от «резать»), здесь мы видим сложное слово, где первая часть — «злато-» (вместо «золото-»), а вторая — корень «-мрез-» с утраченным в современном языке значением. Сочетание «злато» с церковнославянским звучанием вместо исконно русского «золото» может указывать на книжное или приказное происхождение прозвища — его могли дать не в крестьянской среде, а в среде грамотных людей, дьяков или посадских.

Географически фамилия тяготеет к центральным регионам России. Встречается в документах XVII–XVIII веков по Калужской и Тульской губерниям. Прозвище могло возникнуть в среде служилых людей или купечества — там, где требовался учёт и оценка ценностей. Вариант написания «Златомрезов» почти не искажался, потому что основа была ясна носителям: они понимали, что их предок «злато мерил». В отличие от фамилий вроде Золотарев, где корень угадывается сразу, Златомрезов сохранил архаичный глагол, который вышел из обихода уже к XIX веку.

Однокоренных фамилий практически нет. Известно лишь позднее переосмысление в форме Златомиров, но это уже искусственная замена, попытка сделать фамилию «благозвучнее» в советское время. Исконный вариант Златомрезов — редкий пример того, как профессиональное прозвище, зафиксированное в переписных книгах, дожило до наших дней почти без изменений, не превратившись в более распространённые формы вроде Золотомерцев или Златоустов.