Фамилия Левендорский — одна из тех, чья форма сразу выдаёт географическое происхождение. Суффикс -ский указывает на то, что её основа — название местности, скорее всего, населённого пункта. В русской ономастике такие фамилии обычно получали дворяне по названию своего поместья, либо выходцы из Западной Руси (современные Беларусь, Украина, Польша), где топонимические фамилии на -ский были особенно распространены среди шляхты.

Корень Левендор- явно западноевропейского происхождения. Наиболее вероятная версия: он восходит к немецкому топониму Löwendorf (Лёвендорф), что в переводе означает «львиная деревня» (Löwe — лев, Dorf — деревня). Таких названий в Германии и Австрии несколько. Однако в Восточной Европе, на землях бывшей Речи Посполитой, встречались и польские варианты вроде Lewendorf, которые могли писаться по-русски как Левендорф. Прибавив к этому топониму типичный польско-шляхетский суффикс -ский, и получили фамилию Левендорский — «тот, кто из Левендорфа».

Есть и более редкая, бытовая версия, которую иногда выдвигают для фамилий с похожим звучанием. Она связывает основу с еврейским именем Лейб (лев на идише), от которого через прозвище Левендор («лев из деревни» или «лев, живущий в дверях» — игра слов) могла образоваться фамилия. Но эта гипотеза слабее: во-первых, фамилии на -ский у евреев Ашкенази до XIX века были редкостью, а во-вторых, топонимическая модель для этого суффикса намного естественнее и подтверждается реальными картами.

Таким образом, предки Левендорских, скорее всего, были мелкими дворянами или шляхтичами, чья родовая усадьба находилась в местечке с немецким названием. Фамилия закрепилась на территории современной Украины или Беларуси, где после разделов Польши осело немало остзейских немцев и польских дворян с немецкими корнями. Со временем окончание -дорф обрусело до -дор, а суффикс -ский окончательно закрепил фамилию в русском обиходе.