Фамилия Гумелевская — женская форма фамилии Гумелевский. Её основа — прозвище или топоним, а суффикс -ск- указывает на то, что фамилия образована от названия места, а не от имени или профессии напрямую. Чаще всего такие фамилии получали дворяне по названию своего поместья или выходцы из определённой местности. В народной среде фамилии на -ский могли давать священнослужителям при поступлении в семинарию — им нередко меняли фамилию на «благозвучную», образованную от названия села или церковного праздника.

Корень «Гумел-» неочевиден. Самая вероятная версия — связь с топонимом Гумелево или Гумелевка. Такие названия встречаются в России (например, в Рязанской и Тульской областях), а также в Польше и Беларуси. Если село называлось Гумелево, то его название могло произойти от прозвища Гумель — человека, который молотил зерно на гумне (от слова «гумно»). В старину гумно — это хозяйственная постройка для обмолота и хранения снопов. Прозвище Гумель могли дать крестьянину, который работал на гумне или владел им.

Менее распространённая версия — польское происхождение от слова «gumno» (гумно) или от личного имени Гумель, которое могло быть вариантом имени Гурий или Емельян в просторечии. Однако для фамилий на -ский в польской традиции типично образование от названий имений, поэтому топонимическая версия убедительнее.

Сословно Гумелевские могли быть как дворянами (например, мелкопоместная шляхта в западных губерниях Российской империи), так и духовенством. В XIX веке семинаристы часто получали фамилии по названию родного села — если человек был из села Гумелево, его могли записать Гумелевским. Фамилия не массовая, встречается редко, что говорит о её локальном происхождении. В современной России носители фамилии живут преимущественно в центральных и западных регионах.