Фамилия Антониевская — одна из тех, чью историю можно проследить по цепочке словообразовательных звеньев, не прибегая к догадкам. Она образована от имени Антоний (церковная форма, восходящая к латинскому Antonius — «вступающий в бой», хотя в народе имя часто связывали с греческим «цветок»). Но ключ здесь не в основе, а в суффиксе.

Модель «Антоний → Антониев(ский)» — редкая. Обычно от полных форм имени делали фамилии на -ов: Антонов. А вот суффикс -евск- указывает на происхождение не от человека, а от географического названия. Скорее всего, предок носителя фамилии был связан с селом или усадьбой, которая называлась Антониево или Антониевка. Владельцем таких земель мог быть помещик с фамилией Антониев (от имени Антоний через суффикс -ев, обозначающий принадлежность: «сын Антония»). Тогда его крестьяне или служилые люди, переселившись в другое место, получали прозвание по бывшему хозяину или месту жительства: «он из Антониева» — Антониевский.

Вторая версия, менее вероятная, — искусственное происхождение. В духовных училищах и семинариях XVIII–XIX веков ученикам нередко давали «благозвучные» фамилии по именам святых. Антониевская могла появиться у выпускника, которого записали в честь святого Антония Великого или Антония Печерского. Однако в таких случаях чаще использовали форму Антоновский или Антониев. Суффикс -ск- с окончанием -ая типичен для польской или западнорусской традиции, где фамилии на -ский носили шляхтичи, но в России такую форму давали и крестьянам, если их переселяли целыми деревнями в новые губернии.

Географически фамилия встречается редко, в основном на западе бывшей Российской империи — в Беларуси, на Волыни, в Подолье. Там, где польское влияние смешивалось с православным именословом. В русских переписях XIX века Антониевские могли числиться как мещане или однодворцы, но не как крепостные центральных губерний — это указывает на их пограничное происхождение. Поскольку фамилия не массовая, её носители, вероятно, происходят из одного или нескольких родов, разошедшихся по разным городам после реформ 1860-х годов.