Фамилия Гарцевская — редкий случай, когда географическая привязка просматривается яснее, чем лексическое значение основы. Суффикс -ск- указывает на то, что фамилия образована от названия места. Чаще всего такую модель использовали для обозначения дворян, владевших поместьем, или для выходцев из конкретного села. В основе лежит топоним Гарцево или Гарцевка. Такие названия встречаются в Беларуси и на западе России, и корень у них, скорее всего, балтский или древний славянский, связанный с понятием «городить», «огораживать», то есть «укреплённое место». Менее правдоподобна версия о происхождении от польского «garce» — мера сыпучих тел; в русской ономастике прозвища по единицам измерения крайне редки и почти не переходят в фамилии на -ский.

Форма Гарцевская — женская, мужской вариант — Гарцевский. Если перед нами не дворянский род, а крестьянская фамилия, она могла возникнуть, когда человека записывали по названию деревни, откуда он перебрался. В духовных и ревизских сказках XIX века так фиксировали переселенцев: «Иван, из села Гарцева, а по прозванию Гарцевский». Важно и ударение: в большинстве говоров оно падает на первый слог — Га́рцевская, хотя в официальных документах иногда смещается на второй.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Гарцев, Гарцевич, Гарцевский — показывает, что вариант на -ский самый поздний и самый «книжный». Он закрепился в среде грамотных людей: священников, мещан, мелкопоместных дворян. Если предки не принадлежали к духовенству, то почти наверняка происходили из западных губерний Российской империи, где топонимы с корнем «гарт-» или «гарц-» встречаются чаще. В любом случае, фамилия говорит о том, что её первые носители были тесно связаны с конкретным местом — хутором, усадьбой или селом, которое со временем могло исчезнуть с карт.