Фамилия Кильчитская — редкий случай, когда географическая привязка очевиднее, чем корень. Она образована от названия населённого пункта с помощью суффикса -ск-, типичного для польской, украинской и русской традиции формирования дворянских или просто топонимических фамилий. Основа — «Кильчит» или «Кильчиц(е)». Такое название могли носить деревня, хутор или урочище на территории современных Беларуси, Украины или западных областей России. Например, в исторических документах встречается село Кильчицы — сейчас это агрогородок в Могилёвской области Беларуси. Если фамилия происходит именно оттуда, то её носитель — потомок человека, который либо владел этим селом, либо был оттуда родом.

Модель образования проста: к топониму Кильчиц(ы) добавили суффикс -к-, а затем окончание женского рода -ая, что дало форму Кильчитская. В мужском варианте фамилия звучала бы как Кильчитский. Такая пара — обычное дело для фамилий на -ский/-ская, где женская форма закрепилась в документах, если речь шла о женщине. Сама основа «Кильч-» может восходить к личному имени или прозвищу. В славянской ономастике есть имя Килька или Кильча — уменьшительное от Кирилл (через форму Кирилка). Но более вероятно, что корень связан с диалектным словом «кильчить» или «кильчиться» — в некоторых говорах это значило «хромать», «ковылять», «идти с трудом». Прозвище Кильча могли дать человеку с характерной походкой или хромотой. В таком случае фамилия Кильчитский — «сын Кильчи», то есть потомок человека с таким прозвищем.

Сословная принадлежность носителей фамилии неоднозначна. Окончание -ский в XIX веке часто ассоциировалось с дворянством, но на практике его носили и мещане, и священники, и крестьяне, особенно в западных губерниях Российской империи, где такие фамилии давали по месту жительства. Если предки Кильчитских были крестьянами или однодворцами, то фамилия могла закрепиться за целой семьёй, переселившейся из села Кильчицы. Встречаемость фамилии сегодня крайне низкая — она почти не фиксируется в современных телефонных справочниках и базах данных, что говорит либо о её угасании, либо о концентрации в одном регионе, например в Беларуси или на Смоленщине. Споров вокруг корня практически нет: версия с топонимом Кильчицы считается основной, а прозвищная — дополнительной, но правдоподобной, учитывая наличие аналогичных фамилий (Кильчевский, Кильчицкий).