Фамилия Кристалинская — редкий случай в русской ономастике, где основа явно связана с драгоценным камнем, но происхождение не такое прямое, как кажется. Вопреки ожиданию, её вряд ли дали ювелиру или торговцу самоцветами. Скорее всего, в основе лежит не сам минерал «кристалл», а фамилия Кристаль, Кристальский или прозвище Кристаль. Такие прозвища в еврейской среде (а фамилия имеет очевидные ашкеназские корни) давали человеку с прозрачными, «чистыми» глазами, либо тому, кто добывал или обрабатывал соль — в старину соль называли «белым кристаллом». Формант -ская указывает на принадлежность к местности или роду: Кристалинская — это вариант фамилии жены или дочери Кристалинского, образованный по польско-украинской модели.

Суффикс -ин- в основе «Кристалин-» может быть уменьшительным или указывать на отношение к конкретному человеку (Кристаля, Кристалика). Встречаются варианты написания через одно «с» (Кристалинская) и двойное (Кристаллинская) — второй вариант ближе к прямому значению «кристальный», но первый исторически закрепился благодаря носительнице фамилии, певице Клавдии Кристалинской. Её фамилия, по семейному преданию, велась от деда, который торговал хрусталём, то есть стеклянной «кристальной» посудой, а не камнями.

Географически фамилия тяготеет к западным губерниям Российской империи — Беларуси, Волыни, Подолью, где было сильно польское и еврейское влияние на формирование фамилий. Встречается также у поляков (Krystalinska) как вариант фамилии Крысталь. В современной России фамилия остаётся малочисленной и сосредоточена в основном в Москве и Санкт-Петербурге, что неудивительно — многие носители переселились в столицы в XX веке.

Словообразовательно фамилия уникальна: в отличие от массовых «каменных» фамилий (Гранитов, Алмазов), Кристалинская использует редкий для русского языка двусложный суффиксальный комплекс -ин-ск-, что выдаёт её западнославянское или идишное происхождение. Если бы фамилия была чисто русской, она звучала бы как Кристаллов или Кристальников.