Фамилия Левонская — одна из тех, чья история хорошо читается по суффиксу и основе. Она образована по модели, типичной для польской и западнорусской шляхты: притяжательное прилагательное на -ск- плюс окончание -ая. Корень здесь — Левон, украинская или белорусская форма имени Леонтий (в народном произношении Левон, через «е»). В польском варианте это звучало бы как Lewoński, а в русской передаче, с учётом окончания женского рода, закрепилась форма Левонская. Первым носителем, скорее всего, был мужчина Левонский, а его жена или дочь уже стали Левонскими.

Имя Леонтий (от греческого «леон» — лев) в народной среде Восточной Европы часто упрощалось: на Украине и в Белоруссии «Левон» было распространённой формой, почти самостоятельным именем. Отсюда же фамилии Левоненко, Левончук, Левонтьев. Но вариант с суффиксом -ский указывает на иной социальный слой. В Речи Посполитой, а позже и на западе Российской империи, окончание -ский несли в основном дворяне и мелкопоместная шляхта. Левонские — скорее всего, потомки тех, кто владел землёй или служил по «польскому списку», а не крепостные крестьяне.

Географически фамилия тяготеет к западным губерниям: Витебской, Могилёвской, Киевской, а также к Гродненщине. Встречается она и в современной Польше в форме Lewońska, что подтверждает её польско-литовские корни. В России Левонские — редкая фамилия, чаще всего её носители — потомки переселенцев с запада или белорусов, переехавших в центральные области в XIX–XX веках.

Интересная деталь: в некоторых говорах «левон» могло быть не только именем, но и прозвищем — так называли человека с львиной гривой волос или с характером. Но для фамилии Левонская основная версия остаётся именной. Других правдоподобных гипотез нет: связь с рекой или топонимом «Левонь» не подтверждается картами, а версия о происхождении от еврейского имени Лейб (лев) — сомнительна, так как суффикс -ский для ашкеназских фамилий нехарактерен.