Фамилия Краснодубская образована по модели, типичной для польской и украинской шляхты, а также для русских священников и дворян: прилагательное + суффикс -ск(ий)/-цк(ий). В основе лежит топоним — название населённого пункта вроде Красный Дуб или Красная Дубрава. Таких сёл и хуторов в Беларуси, на Украине и в западных областях России было немало: Красный Дуб (Брестская область), Краснодубье (Полтавщина), Красная Дубрава (Тамбовская, Липецкая области). Житель или выходец оттуда получал прозвище «краснодубский», которое со временем закрепилось как фамилия.

Корень «красн-» в старом значении — «красивый», «хороший», «парадный», а не обязательно цвет. «Дуб» здесь, скорее всего, указывает на дубраву — священную или просто заметную рощу. То есть Краснодубская — это «та, что из красивого дубового места». Встречается и вариант Краснодубский — мужская форма, но женская окончание -ая (Краснодубская) в русской традиции часто выдаёт происхождение из семей, где фамилия склонялась как прилагательное (сравните: Толстая, Благонравова).

Словообразовательная модель на -ский/-цкий в XIX веке активно использовалась для фамилий духовенства: семинаристы нередко получали фамилии по названиям сёл, где служил отец, или по красивым природным объектам. Поэтому нельзя исключать, что предки Краснодубских были священниками или дьячками. Однако географическая привязка к западу (Польша, Украина, Беларусь) говорит и о дворянском происхождении: в Речи Посполитой шляхтичи часто брали фамилии по своим имениям.

Спорных версий немного. Иногда основу связывают с цветом коры или листвы — «красный дуб» как вид дерева (Quercus rubra), но это уже вторичное, народное переосмысление: вид завезён в Европу поздно, и фамилия старше. Написание с одной «с» (Краснодубская) встречается реже, чем с двумя (Красно-дубская), но оба варианта законны.

Если искать однокоренные фамилии — Краснодубский, Дубовский, Краснодубов. Но Краснодубская стоит особняком: женская форма в именительном падеже у таких фамилий — признак старой традиции, когда жена и дети носили фамилию мужа в форме прилагательного (например, «Анна Краснодубская»). Сегодня это просто грамматический вариант, не указывающий на пол носителя.