Фамилия Дорохольская — женская форма от Дорохольский, и её разумно начинать разбирать с суффикса. Окончание -ский (в женском роде -ская) прямо указывает на географическую или топонимическую природу фамилии. Такую модель в XVI–XIX веках чаще всего получали дворяне, шляхта, духовенство и выходцы из западнорусских земель, где фамилии на -ский были особенно массовыми. Человек с фамилией Дорохольский — это, скорее всего, «тот, кто из Дорохоли» или «тот, кто владел Дорохолью».

Корень «Дорохол» — тёмный и редкий. Скорее всего, это название населённого пункта. В ономастике известны топонимы с похожей основой: Дорохово, Дороховичи, Дорохоль. Первая часть «Доро-» может восходить к личному имени Дорофей или к древнерусскому прозвищу «Дорох» (неуклюжий, медлительный человек, от слова «дор» — драть, сдирать, или от «дорохнуть» — ударить). Вторая часть «-холь» неясна: возможно, это искажённое «холм» (Дорохолм → Дорохоль) или диалектное «холя» (забота, уход). В любом случае, исходное прозвище или название места звучало как Дорохоль (или Дорохоля), а жителей этого места стали называть Дорохольскими.

География фамилии подсказывает, что её носители — из западных регионов: современная Беларусь, западные области Украины, юго-запад России. Встречается она нечасто, что типично для фамилий, привязанных к конкретной деревне или усадьбе. Если предок Дорохольских был шляхтичем, фамилия могла закрепиться за его потомками, даже когда они потеряли дворянство и перешли в мещанское или крестьянское сословие. Если же фамилия возникла у крестьян (например, после отмены крепостного права, когда многим давали фамилии по названию деревни), то её носители — бывшие крепостные из имения Дорохоль.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Дорохов, Дорохин, Дорохович) показывает, что Дорохольская стоит особняком: суффикс -ск- и окончание -ая выдают в ней более позднюю, «книжную» или официальную форму. В быту, особенно в XIX веке, такую фамилию могли произносить и писать с упрощением: Дорохольская или даже Дорохольская (с ударением на второй слог). Сегодня точное происхождение топонима «Дорохоль» остаётся предметом догадок, но общий механизм ясен: фамилия образована по типу «князь Друцкий» или «помещик Смоленский», только от более скромного географического имени.