Фамилия Чернобылский — хороший пример того, как географическое название может стать родовым именем, хотя в данном случае связь с печально известным городом Чернобыль не прямая. Основа фамилии — чернобыл, народное название растения полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris). В русских говорах «чернобыль» или «чернобыльник» — это высокая полынь с темноватым стеблем, в отличие от «белой» полыни (Artemisia absinthium). Прозвище Чернобыл могли дать человеку по цвету волос (темный, «черный», как стебель растения) или по месту жительства в зарослях полыни, на пустыре.

Суффикс -ский указывает на типичную модель образования фамилий от географических названий или топографических объектов. Чернобылский — это «тот, кто родом из Чернобыля». Но здесь есть нюанс: в ономастике фамилии на -ский часто закреплялись за дворянскими или шляхетскими родами (по польскому образцу), однако не обязательно. Гораздо чаще так называли выходцев из села или урочища с названием Чернобыль (или Чернобылы, Чернобылка). Такие топонимы разбросаны по Украине, Беларуси и западной России. Самый известный — город Чернобыль на Киевщине, но существовали и деревни с таким именем, например, в бывшей Черниговской губернии.

С точки зрения словообразования, фамилия Чернобылский стоит в ряду однокоренных: Чернобыльский, Чернобыльников, Чернобылев. Вариант с -ский — более «книжный» и поздний, он мог появиться в среде духовенства (семинарские фамилии) или у переселенцев, которые хотели подчеркнуть происхождение из конкретного места. В отличие от фамилий на -ов (Чернобылев), которые прямо наследуют прозвище отца, форма Чернобылский указывает на связь с местом, а не с личным качеством предка.

География фамилии сегодня сосредоточена в основном в Украине и на юго-западе России, но встречается редко. Носителей фамилии Чернобылский немного — это не массовая фамилия, а скорее локальная, что подтверждает её происхождение от конкретного небольшого поселения или урочища. Споров вокруг корня нет: этимология прозрачна, и версия с растением или топонимом — единственная правдоподобная.