Фамилия Черналевский — одна из тех, где форма на -ский указывает на географическое происхождение, а корень — на цвет. В славянской ономастике суффикс -ский (и его варианты -цкий, -ской) чаще всего прикреплялся к названиям населённых пунктов: так обозначали выходца из определённого места. Основа «черн-» здесь, скорее всего, указывает на тёмный, чёрный цвет.

Наиболее вероятная версия происхождения — от топонима Черналево или Черналев. Такие названия встречаются в Польше, Беларуси и на западе Украины. Например, есть деревня Черналево в Подляском воеводстве Польши, а также село Черналевка в Житомирской области. Владелец такой фамилии, вероятно, был либо помещиком, владевшим этим селом, либо крестьянином, переселившимся оттуда и получившим прозвище по месту прежнего жительства. Второй вариант — основа от прозвища «Черналь» (человек с чёрными волосами или смуглой кожей), к которому прибавили типичный для шляхетских фамилий суффикс -евский.

Интересно, что в русских говорах существует слово «черналь» — так могли называть чернолесье, то есть лиственный лес, в отличие от хвойного (краснолесья). Если фамилия образовалась от этого слова, то Черналевский — это человек, живший у такого леса. Однако, учитывая суффикс -ский, более правдоподобна версия с названием деревни.

Фамилия редкая, в дореволюционных списках не была массовой. Её носители могли принадлежать к мелкопоместной шляхте западных губерний Российской империи (Минской, Гродненской, Волынской), где фамилии на -ский были особенно распространены среди дворянства. Встречается она и у потомков униатских священников, так как духовенство часто получало фамилии по названиям приходов или сёл.