Фамилия Брусилоский — редкий пример, где написание расходится с ожидаемой нормой. Скорее всего, перед нами вариант фамилии Брусиловский, записанный в упрощённой или диалектной форме. В русском языке суффикс -ск- типичен для фамилий, образованных от географических названий, и именно такой случай мы здесь видим.

Основа фамилии — топоним Брусилов, название нескольких населённых пунктов, самый известный из которых — посёлок городского типа в Житомирской области Украины (бывшее местечко Киевской губернии). По этой модели образованы и другие фамилии: от названия города или села давали прозвание человеку, который оттуда родом — «Брусиловский», то есть выходец из Брусилова. Форма Брусилоский — результат оглушения или упрощения в произношении: сочетание -вск- перешло в -ск- (Брусиловский → Брусилоский). Встречаются и варианты Брусиловской, Брусилов.

Менее вероятная, но допустимая версия — связь с прозвищем Брусило. В русских говорах «брусить» означало «точить, править», а «брусило» — точильный камень, брусок. Такое прозвище мог получить точильщик, мастер по заточке инструментов. Однако в этом случае фамилия выглядела бы как Брусилов (с суффиксом -ов) или Брусилин (с суффиксом -ин), но не Брусилоский. Суффикс -ский для прозвищного происхождения нетипичен, поэтому версия с географическим названием убедительнее.

Фамилия не относится к числу распространённых. В дореволюционных источниках форма Брусиловский встречается среди мещан и духовенства юго-западных губерний Российской империи — тех, кто имел отношение к местечку Брусилов. Написание Брусилоский — скорее всего, более позднее упрощение, закрепившееся в документах из-за ошибок переписчиков или особенностей местного произношения.