Фамилия Кобелецкая — вариант женского рода от мужской Кобелецкий, а та, в свою очередь, образована по модели, характерной для польской, украинской и западнорусской шляхты: основа + суффикс -ецк-/-цк-. Этот суффикс указывает на принадлежность к месту или роду: Кобелецкий — значит «выходец из Кобелец» или «владелец Кобелец». Исходное название поселения, скорее всего, звучало как Кобельцы или Кобелец, и таких топонимов в исторической Польше, на Волыни и в Беларуси насчитывается несколько.

Корень слова — «кобель». В древнерусском и польском языках так называли кобеля, то есть самца собаки, но в переносном смысле слово могло означать бродягу, холостяка или драчуна. Прозвище Кобель было довольно распространено среди крестьян и казаков: его давали либо за неуживчивый характер, либо за внешнее сходство с псом. От этого прозвища пошли фамилии Кобелев, Кобеляцкий, Кобельков, а Кобелецкий — более «географический» вариант.

Поскольку фамилия оканчивается на -цкий, её носители в XVII–XIX веках чаще всего принадлежали к мелкопоместной шляхте или однодворцам (особенно в южных уездах Российской империи). Женская форма Кобелецкая закрепилась в метрических книгах как дочерняя или замужняя фамилия — например, в записях о браке или рождении в Подольской и Киевской губерниях.

Интересная деталь: в польских гербовниках встречается фамилия Kobielecki (с тем же корнем), и некоторые ветви этого рода пользовались гербом «Ястржембец» или «Прус». Однако связь с конкретным гербом для Кобелецких не доказана — скорее всего, это была шляхта без герба, так называемая «загродовая».

Сегодня фамилия Кобелецкая редкая, её можно встретить на западе Украины, в Беларуси и в южных областях России. Встречается она и у потомков переселенцев из бывшей Речи Посполитой, осевших на Кубани и в Сибири в XIX веке.