Фамилия Хребтиевская — редкий случай, когда географическое прозвище перешло в фамилию почти без изменений. Её основа — прилагательное «хребтиевский», то есть «относящийся к Хребтиеву». Так могли назвать человека, который жил в селе или урочище Хребтиево, либо выходца оттуда. Суффикс -ск- в русских фамилиях традиционно указывает на связь с местностью: он встречается у дворянских родов (по названию поместья) и у духовенства (по названию церкви или села), но в XIX веке такие фамилии массово получали и крестьяне при переписях.

Само название Хребтиево, скорее всего, происходит от прозвища Хребет или Хребтий. В старину «хребет» означало не только спину, но и горный кряж, возвышенность. Поэтому Хребтием могли прозвать либо человека с широкой, крепкой спиной, либо того, кто жил на холмистой гряде. Форма с окончанием -евск- подсказывает, что речь идёт об исходном топониме на -ево: Хребтиево. Такие названия типичны для центральной России и Украины, где много сёл с корнем «хребет» — например, Хребтово, Хребтиев.

В украинской ономастике встречается фамилия Хребтієвський, что подтверждает связь с украинским вариантом топонима. На территории современной Украины есть село Хребтиев (Черновицкая область), и вполне вероятно, что носители фамилии Хребтиевская ведут род именно оттуда. Окончание -ая в женском роде — это калька с польско-украинской традиции, где фамилии на -ський/-цький склонялись по женскому роду как прилагательные.

Сословная принадлежность предков могла быть разной. Если фамилия образовалась от названия поместья, её носители могли быть мелкими дворянами. Если от церковного прихода — духовенством. Но чаще всего такие фамилии давали крестьянам, которых записывали по месту жительства: «Иван из Хребтиева» превращался в Ивана Хребтиевского, а его жена автоматически становилась Хребтиевской. В любом случае, фамилия точно не искусственная — она родилась из живого географического названия и сохранила его форму почти без изменений.