Фамилия Брюхавецкий звучит скорее как польская или украинская, чем как великорусская. Её выдает суффикс «-ецкий», который в русской традиции чаще встречается у фамилий польского происхождения или у тех, что образованы от географических названий. В польском языке суффикс «-ецкий» (-ecki) указывал на принадлежность к местности, владению или роду. Однако основа «Брюхав-» явно восходит к слову «брюхо», и это создает любопытный контраст: шляхетский суффикс прикреплен к прозвищу, которое звучало грубовато и простонародно.

Скорее всего, фамилия Брюхавецкий образована от прозвища Брюхавец. В славянских языках прозвища с корнем «брюх-» давали не только полным людям. В старину «брюхатым» могли назвать человека с большим животом, но также — зажиточного, сытого, «пузатого» хозяина, у которого «брюхо не пусто». Иногда так называли крикуна, горлопана или того, кто «напускает на себя важность». Суффикс «-авец» в прозвище Брюхавец придает оттенок характерного признака: «тот, кто выделяется брюхом» или «обладатель приметного брюха». Конечный элемент «-кий» — это уже типичный патронимический или топонимический суффикс, превративший прозвище в фамилию.

Есть и другая, менее вероятная версия: связь с названием населенного пункта. На Украине и в Беларуси встречаются топонимы вроде Брюхавцы, Брюховцы, Брюхановка. Если предок происходил из такого места, его могли записать как Брюхавецкий. Но в официальных документах и переписях такая фамилия встречается редко, что говорит о её локальном, а не массовом характере.

По сословному происхождению Брюхавецкие, скорее всего, относились к мелкой шляхте или казачеству (на Правобережной Украине). В Речи Посполитой фамилии на «-ецкий» часто носили именно шляхтичи, пусть и обедневшие. Прозвище Брюхавец, ставшее фамилией, могло закрепиться за казаком или крестьянином, который выслужил шляхетство или просто перенял моду на «благородный» суффикс. В XIX веке фамилия фиксируется в Волынской и Киевской губерниях, а также среди переселенцев на Кубани.

Сравните с однокоренными фамилиями: Брюхов, Брюханов, Брюхатый — все они образованы от того же корня, но без «шляхетского» суффикса. Брюхавецкий же заметно выделяется на их фоне. Это типичный пример того, как народное прозвище «подтягивали» к более престижной модели фамилии.