Фамилия Костолевская — женская форма фамилии Костолевский, которая образована по самой распространённой модели у славянских фамилий дворянского и духовного происхождения: от названия населённого пункта с помощью суффикса -ск-/-цк-. Это типичная «географическая» фамилия: её получил либо помещик, владевший имением, либо выходец из места с корнем «Костол-» или «Костел-».

Основа фамилии восходит к слову «костёл» (польск. kościół — католическая церковь) или к его диалектным вариантам. В западнорусских и польских землях так называли не только само здание храма, но и село, выросшее вокруг него. Соответственно, Костолевский — это «тот, кто из Костолева» или «из-под Костёла». Встречаются топонимы Костолёво (например, в бывшей Гродненской губернии), а также Костолевка — хутора и деревни на территории современных Беларуси и Украины.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с прозвищем «Костол» — от «кость» или «костлявый». Однако суффикс -евск-/-овск- почти всегда указывает на принадлежность к местности, а не на личное качество. В польской ономастике фамилия Kościołowski (аналог Костолевского) фиксируется с XVI века среди шляхты, владевшей землями при костёлах.

Интересная деталь: написание через «о» (Костолевская, а не Костелевская) — признак акающего произношения или адаптации польского «ё» (ó) в русской записи. В старых документах можно встретить оба варианта, но форма через «о» закрепилась чаще. Фамилия не относится к числу массовых, её носители встречаются преимущественно в западных областях России, Беларуси и среди потомков переселенцев из Речи Посполитой. Сословно это, скорее всего, обедневшая шляхта или духовенство, реже — крестьяне, получившие фамилию по месту рождения.