Фамилия Донецкий образована не напрямую от реки Дон, а от прозвища Донец. Так в старину называли выходца с берегов Дона или донского казака. Суффикс -ец в основе указывал на принадлежность к местности или сообществу: донцы, то есть жители Придонья. Фамильный суффикс -ский типичен для польской, украинской и русской шляхетской или дворянской традиции, но в народной среде его тоже использовали, когда хотели подчеркнуть происхождение «из Донцов».

Гидроним Дон действительно древний, его корень восходит к авестинскому danu — «река». Однако к фамилии этот факт имеет лишь косвенное отношение: прозвище Донец закрепилось за человеком по географическому признаку, а не по этимологии реки. Предок Донецких мог жить на Дону или его притоке, но версия о прямой связи с донским казачеством выглядит убедительнее. Казаков часто записывали по месту службы или жительства, и прозвище Донец было распространено именно в казачьей среде.

В документах XVII–XVIII веков встречаются как фамилии Донец, так и Донецкий. Первая форма проще и архаичнее, вторая — более поздняя, оформленная по модели фамилий знати. В современной России фамилия Донецкий встречается реже, чем Донцов или Донской, но сохраняет ту же смысловую связь с Доном.