Фамилия Гарельский — одна из тех, что ставят перед исследователем загадку: корень в ней неочевиден, а суффикс указывает на определённый путь её возникновения. Скорее всего, перед нами фамилия польского или белорусского происхождения, образованная по модели на -ский, которая была чрезвычайно популярна у шляхты. Такие фамилии часто давали по названию имения или местечка. В этом случае логично предположить, что родоначальник Гарельских владел землёй или жил в населённом пункте с похожим названием — Гарель, Гарелево или Гарельск. Подобные топонимы встречаются на территории современной Беларуси и восточной Польши, хотя сегодня они могут быть утрачены или переименованы.

Сложнее с корнем «гарел-». В нём можно услышать отсылку к слову «гарь» — выжженное место, горелый лес. Если исходить из этого, прозвище Горелый или Гарелый давали человеку, жившему на пожарище, или тому, кто занимался подсечным земледелием — выжигал лес под пашню. В таком случае Гарельский — это «тот, кто из Гарели». Однако более изящная и, пожалуй, более вероятная версия ведёт к польскому góral (гураль) — житель гор, горец. В произношении, особенно в восточных говорах, «гураль» могло перейти в «гарель», а фамилия приобрела форму Гарельский. Это объяснение особенно правдоподобно, если учесть, что суффикс -ский в польской традиции часто присоединялся к прозвищам, указывая на происхождение человека: Гарельский — «сын Гареля».

В русской среде фамилия могла возникнуть и семинарским путём. Студентам духовных училищ нередко давали «благозвучные» фамилии, образованные от латинских или греческих корней. Но в случае с Гарельским такой искусственной конструкции не видно — корень слишком бытовой и «земной». Поэтому версия о географическом прозвище или о происхождении от польского «гураля» остаётся основной.

С точки зрения словообразования, фамилия чёткая и прозрачная: суффикс -ск- указывает на принадлежность или связь, окончание -ий — типичное для притяжательных прилагательных в мужском роде. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Гаре́льский. Фамилия редкая, не входит в списки самых распространённых, что говорит о локальном характере её возникновения — скорее всего, у неё был один или несколько очагов в западных губерниях Российской империи.