Фамилия Донельская — яркий пример того, как географическое название становится родовым именем. Её основа — топоним Донель, Донелье или Донельск. Такие названия встречаются в западнорусских и белорусских землях, где суффикс -ель- нередок в названиях речек и урочищ (сравните с Орель, Свинель). Скорее всего, предок носительницы фамилии был выходцем из селения с похожим именем, а окончание -ская указывает на дворянское или шляхетское происхождение: именно эта модель (на -ский/-цкий) была типична для польской и западнорусской знати, а позже распространилась и среди духовенства.

Корень «дон-» здесь, вопреки первому впечатлению, не обязательно связан с рекой Дон. В славянской гидронимике «дон» означает просто «вода, река» (от древнеиранского *dānu). Поэтому Донель может быть уменьшительной формой от «Дон» — малая речка, приток. Однако есть и другая версия: основа могла произойти от личного имени Донат (в просторечии Донел) или от прозвища Донель, образованного от глагола «донить» (в некоторых говорах — «докучать, надоедать»). Эта гипотеза слабее, так как суффикс -ск- в таком случае был бы нетипичен: фамилии от прозвищ чаще оформлялись через -ов/-ев или -ин.

Написание фамилии через «е» после мягкого «л» (Донельская, а не Донелская) закрепилось в XIX веке при оформлении документов. Встречается и вариант Донильская — с «и» под влиянием акающих говоров, но он редок. Географически фамилия тяготеет к бывшим гродненским и минским губерниям, а также к Волыни. Встретить Донельскую можно нечасто: это не массовая фамилия, а скорее локальная, что делает её хорошей приметой для генеалогического поиска — круг возможных предков сужается до конкретного региона.