Фамилия Бростовская — женская форма польско-белорусской фамилии Бростовский, которая образована по топонимической модели с суффиксом -ск-. Этот суффикс указывает на дворянское или шляхетское происхождение: в Речи Посполитой и на западнорусских землях фамилии на -ский/-цкий обычно получали владельцы имений или выходцы из конкретного села или местечка. Основа фамилии — топоним Бростов, Бростово или Бростув. Такое название носит несколько небольших поселений: например, деревня Бростово в Псковской области, а также село Бростув (Brostów) на юго-востоке Польши. Следовательно, первый носитель фамилии (мужчина) был либо помещиком из этих мест, либо переселенцем, которого записали по названию родной деревни.

Корень «брост-» в славянских языках неоднозначен. Наиболее вероятное объяснение — связь с диалектным словом «брост» или «брость», которое в польском и белорусском означает «побег», «росток», «молодая ветвь» (родственное русскому «отросток»). В таком случае название поселения могло возникнуть из-за густых зарослей кустарника или молодого леса. Менее вероятна, но возможна версия, что в основе лежит древнее личное имя Брост — усеченная форма от Бронислав или Братислав, хотя документальных подтверждений этому нет. В польской ономастике фамилия Brostowski фиксируется с XVI века, преимущественно в Подляшье и Мазовии.

Написание через «о» (Бростовская, а не Брастовская) — устойчивое, с ударением на втором слоге. В русской традиции фамилия встречается редко и почти всегда указывает на польские или белорусские корни предков. После разделов Речи Посполитой часть носителей фамилии оказалась на территории Российской империи, где форма на -ская стала восприниматься как женская, а мужская — Бростовский — как основная. Сословно, скорее всего, это мелкая шляхта или однодворцы, а не крестьяне: фамилии на -ский в крестьянской среде центральной России почти не встречались до XIX века, а на западных окраинах их носили обедневшие шляхтичи, сохранившие родовое прозвание.