Фамилия Летичевская происходит от названия города Летичев, который находится в Хмельницкой области Украины. В прошлом этот населенный пункт был частью Подольской губернии Российской империи. По такому же принципу образованы фамилии Летичевский, Летичевцев и другие однокоренные варианты.

Суффикс -ск- указывает на принадлежность к месту: такую модель обычно получали дворяне, владевшие землями в окрестностях Летичева, или священники, служившие в местных храмах. Однако в XIX веке, после отмены крепостного права, фамилии на -ский стали массово присваивать и крестьянам, и мещанам — по месту рождения или приписки. Поэтому Летичевская могла закрепиться за человеком, который родился в Летичеве или переехал оттуда в другую губернию.

Женская форма Летичевская — это вариант фамилии мужа или отца (Летичевский). В документах и церковных метрических книгах часто писали «жена мещанина Летичевского» или «дочь купца Летичевского», а позже за женщинами закрепилась самостоятельная форма.

Сейчас фамилия встречается в России, Украине и Беларуси, но не входит в число распространенных. Ее носители — потомки выходцев из Подолья, которые разъехались по стране в ходе переселений XIX–XX веков.