Фамилия Лотошинская — типичный пример «географической» фамилии, образованной от названия населённого пункта. В её основе лежит топоним Лотошино — название села или деревни, которых на карте России несколько. Самое известное — посёлок городского типа Лотошино на северо-западе Московской области. Именно от него, скорее всего, и пошла фамилия: помещик, священник или крестьянин, переехавший из Лотошина в другую местность, получал прозвище «Лотошинский», а его потомки закрепили его в качестве фамилии.

Суффикс -ск- в фамилии указывает на принадлежность к месту, а окончание -ая — на женский род. В мужском варианте фамилия звучала бы как Лотошинский. Такая модель (топоним + -ский) была особенно популярна в среде духовенства и дворянства в XVIII–XIX веках: семинаристов часто записывали по названию их родного села, а помещики брали фамилию по названию имения. Поэтому носительница фамилии Лотошинская могла происходить из семьи священнослужителей или обедневших дворян, владевших землёй в окрестностях Лотошина.

Корень «лотош-» в топониме Лотошино, скорее всего, происходит от неканонического имени или прозвища Лотоха. По одной из версий, это производное от слова «лотошить» — в северных говорах означало «говорить без умолку, болтать», а в рязанских — «суетиться, хлопотать по пустякам». Соответственно, Лотохой могли прозвать болтливого или суетливого человека. Менее вероятна связь со словом «лоток» (торговый или водный жёлоб) или с игрой в лото — эти значения не дают естественного объяснения для прозвища человека.

Встречается фамилия и в других регионах, не связанных с подмосковным Лотошином. Например, есть село Лотошино в Тверской области и деревни с похожими названиями в Псковской. В каждом случае фамилия могла возникнуть независимо от разных одноимённых мест. Встречаемость фамилии невысокая — это редкая, локальная фамилия, которая не получила широкого распространения за пределами центральных и северо-западных областей России.