Фамилия Домышлинец — редкая, и её разговорная форма сразу выдаёт западнорусское или украинское происхождение. Суффикс -ец в фамилиях часто указывает на принадлежность к месту или на прозвище по характерному действию: «тот, кто делает то-то» или «выходец оттуда-то». В данном случае основа Домышл- — вариант старого славянского слова домысел, то есть «сообразительность, догадка, замысел». Поэтому первая и самая прямая версия: Домышлинец — это прозвище человека, который всё обдумывает, не действует сгоряча, умеет просчитать последствия. «Домышливый» в диалектах значило «смышлёный, догадливый, предусмотрительный». Фамилия могла закрепиться за крестьянином или ремесленником, которого в округе ценили за ум и рассудительность.

Однако есть и вторая, менее очевидная, но лингвистически более интересная версия. В польском и белорусском языках слово domysł имеет тот же смысл («догадка»), но суффикс -инец (а не просто -ец) может указывать на происхождение из конкретного места. Например, в Польше есть населённые пункты с корнем Domyśl- (село Domyśl, ныне в Люблинском воеводстве). В таком случае Домышлинец — это «выходец из Домысля» или «житель Домысля». То есть фамилия могла возникнуть не от прозвища, а от названия деревни, где жили предки. Эта версия подкрепляется тем, что фамилии на -инец в восточнославянской ономастике характерны именно для украинских и польских земель (сравните: Дубовец, Сосновец, Ковалец — но Дубовинец, Сосновинец — уже редкая форма).

Спор между версиями решается так: прозвищная основа (от «домысел») встречается в русских говорах, но суффикс -инец для неё нехарактерен — обычно такие прозвища давали в форме Домыслов или Домыслин. А вот топонимическая модель «место + -инец» в западных регионах бывшей Речи Посполитой — явление обычное. Поэтому правдоподобнее, что Домышлинец — это фамилия, указывающая на географическое происхождение: предок был родом из села или хутора с корнем Домышл-. Такие названия сохранились до сих пор: например, село Домышлин (укр. Домишлин) на Ровенщине. В любом случае, носитель фамилии может с равной вероятностью считать себя потомком либо предусмотрительного человека, либо жителя конкретного местечка на западе Украины или юго-востоке Польши.