Фамилия Домаевская образована от мужского имени или прозвища Домай. Это одна из тех фамилий, где суффикс -ск- указывает на дворянское или шляхетское происхождение, но в реальности такую модель могли получить и крестьяне, переселившиеся из другого села, — особенно на западе и юго-западе Российской империи. Основа Домай, скорее всего, краткая форма от церковного имени Дометий (греч. «укротитель») или Домнин (лат. «господский»). В народной среде такие усечения были обычны: Домай — как Степан превращался в Степая, а Иван — в Ивая.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с корнем «дом». Тогда Домай могло быть прозвищем домоседа или хозяина крепкого дома. Однако для славянских прозвищ с корнем «дом» типичнее суффиксы -ов, -ин (Домов, Домин), а форма Домай встречается реже, что склоняет к первой гипотезе.

Географически фамилия тяготеет к территориям бывшего Великого княжества Литовского — современные Беларусь, Украина, западные области России. Там фамилии на -ский часто присваивали по названию имения или местечка: если предок владел или жил в усадьбе Домаево (гипотетический топоним), то его потомки становились Домаевскими. В польской традиции такая фамилия могла звучать как Domajewski.

С точки зрения словообразования: основа Домай + суффикс -ев- (притяжательный, от имени на мягкий согласный) + окончание -ская. Женская форма Домаевская указывает, что первоначально фамилию носил мужчина (Домаевский), а женщина получила её по мужу или отцу.

По сословной принадлежности определённо сказать нельзя: среди носителей могли быть и мелкопоместные дворяне, и крестьяне, получившие фамилию при переписи. В дореволюционных метрических книгах фамилия встречается в Минской и Волынской губерниях, но массового распространения не имеет — это редкая фамилия, что делает её особенно ценной для генеалогического поиска: каждый документ с ней даёт чёткую зацепку.