Фамилия Литвинский — одна из тех, что напрямую указывает на происхождение или место долгого проживания предка. В её основе лежит прозвище Литвин, а суффикс -ский превращает это прозвище в фамилию, характерную для польской и западнорусской традиции. Такая модель (основа + -ский) часто принадлежала шляхте или духовенству, но со временем распространилась и среди других сословий, особенно на землях бывшего Великого княжества Литовского.

Прозвище Литвин восходит к нарицательному «литвин» — так в древнерусских землях называли не только этнических литовцев, но и белорусов, а также жителей Великого княжества Литовского вообще. Скорее всего, предок Литвинских был либо литовцем, либо белорусом, за что и получил своё прозвище. Однако не исключено, что Литвином прозвали того, кто, не будучи этническим литвином, долгое время жил среди них — такая практика была обычной: прозвище закреплялось по месту жительства или по языку, а не по крови.

Родственное прозвище Литвин упоминается в «Ономастиконе» С. Б. Веселовского, где зафиксированы реальные исторические лица, носившие это имя или прозвище. Позже прозвище Литвин, изначально присоединённое к наследственному имени, полностью заменило его как в повседневной жизни, так и в официальных документах. Фамилия Литвинский, таким образом, означает «потомок Литвина» или «выходец из семьи Литвина». Географически она чаще всего встречается в западных областях России, в Беларуси и на Украине — то есть там, где исторически проходили границы и смешение народов.

Сравните с однокоренными фамилиями: Литвинов (русская форма с суффиксом -ов), Литвинчук (украинский вариант с -чук), Литвинович (белорусско-польский с -ович). Литвинский стоит особняком: суффикс -ский не только указывает на принадлежность, но и придаёт фамилии оттенок «дворянского» звучания, хотя на практике её могли носить и крестьяне, и мещане.