Фамилия Лихотинская — редкий случай, когда женская форма фамилии закрепилась раньше мужской. В русской ономастике фамилии на -ская чаще всего принадлежали дворянству или духовенству, но здесь основа не типичная: Лихотин- явно восходит к прозвищу или мирскому имени Лихота.

Корень «лих-» в древнерусском языке имел два основных значения: «злой, лихой» (откуда «лихо» — зло, беда) и «удалой, смелый, быстрый» (ср. «лихой наездник»). Прозвище Лихота могли дать человеку с крутым нравом, склонному к риску, или, наоборот, тому, кто приносил несчастья. Второй вариант — от слова «лихота» в значении «бедность, нужда» (в некоторых говорах «лихота» — горемыка). Таким образом, основа фамилии неоднозначна, но оба смысла указывают на характер или судьбу первого носителя.

Модель образования типична для польско-украинского пограничья: суффикс -ин- (Лихотин) плюс -ская, что даёт притяжательное значение «принадлежащий Лихоте». По-русски фамилия звучала бы как Лихотин, а окончание -ская добавили, вероятно, при оформлении документов в XIX веке, когда многие крестьянские и мещанские фамилии «облагородили» под польскую шляхетскую традицию. Географически фамилия встречается в западных областях России и на Украине, особенно в бывших черниговских и киевских землях.

В отличие от распространённых Лихотиных или Лихота, форма Лихотинская почти не фиксируется в дореволюционных справочниках — это говорит о том, что фамилия могла возникнуть поздно, в результате канцелярской ошибки или при переезде в другой регион, где женский вариант записали как основной. В современной России носители немногочисленны и сконцентрированы в Центральном и Северо-Западном округах.