Фамилия Богомильская — редкий случай, когда корень слова не скрыт, а прямо указывает на вероисповедный контекст. В основе лежит имя или прозвище Богомил, что буквально означает «милый Богу». Однако за этой благочестивой формой стоит конкретная историческая реальность: имя Богомил было связано с богомильством — еретическим движением, распространившимся на Балканах и у южных славян в X–XV веках. На Руси это имя встречалось, но не как массовое, а скорее как редкое каноническое (в святцах его не было) или прозвищное, данное человеку набожному или, наоборот, подозреваемому в вольнодумстве.

Суффикс -ск- указывает на типичную модель образования русских дворянских и польских шляхетских фамилий. Богомильская — это притяжательное прилагательное, отвечающее на вопрос «чей?» или «откуда?». Чаще всего такие фамилии давались по названию родового поместья или села. Значит, предок носительницы этой фамилии владел землёй или жил в населённом пункте с названием Богомилово, Богомиль или Богомиловка. Такие топонимы действительно встречаются на территории современной Украины, Беларуси и юга России — обычно они восходят к имени основателя или владельца.

В отличие от распространённых фамилий на -ов/-ев, которые получали крестьяне и мещане, фамилии на -ский/-ская в XVII–XIX веках чаще закреплялись за духовенством и дворянством. Богомильская могла принадлежать семье священника (по названию храма или села, где служили) либо обедневшему шляхтичу, чьё поместье носило такое имя. Второй вариант правдоподобнее: имя Богомил у духовенства почти не встречалось, а вот среди польской и западнорусской шляхты — да, как редкое, но памятное.

Словообразовательно фамилия уникальна тем, что совмещает славянский корень с богословским оттенком и аристократический суффикс. Это делает её одновременно и «говорящей» (о религиозном имени предка), и «географической» (о месте его происхождения). Встретить Богомильскую можно в основном среди потомков мелкопоместного дворянства Волынской, Подольской или Минской губерний — там, где оседали православные и униатские семьи с необычными именами.

Если же отбросить версию о топониме, остаётся прозвищная: Богомилом могли назвать человека кроткого, «божьего», либо, напротив, того, кто слишком рьяно обсуждал веру. В любом случае, фамилия не массовая, а штучная — её носители, скорее всего, ведут род от одного конкретного человека, получившего такое имя или прозвище, а затем передавшего его детям уже в виде фамилии.