Фамилия Лукомсьский — редкий пример написания, который почти наверняка скрывает за собой опечатку или диалектное искажение. В привычном, устоявшемся виде эта фамилия выглядит как Лукомский. Второе «с» в корне — скорее всего, графическая ошибка переписчика или позднее бытовое упрощение, когда «Лукомский» стали произносить и писать с двойной буквой, подравнивая под более привычные модели вроде «Омский» или «Томский». Поэтому разбирать по-настоящему имеет смысл именно исходный, нормативный вариант.

Основа фамилии — топоним Лукомль (или Лукомля). Так называется древнее поселение на территории современной Витебской области Беларуси, а также ряд озер и урочищ в тех же краях. Название, скорее всего, происходит от слова «лука» — излучина, изгиб реки или берега. Человек, переселившийся из Лукомля или владевший землями в той местности, получал прозвание Лукомский. Суффикс -ск- в таких фамилиях указывает на принадлежность к географическому объекту: типичная модель для польской, украинской и белорусской шляхты, которая часто образовывала фамилии по названию родового поместья.

Исторически фамилия Лукомский (и её вариант с двойным «с») относится к княжескому роду, происходившему от Рюриковичей. Князья Лукомские владели уделом на территории современной Беларуси и упоминаются в летописях с XV века. Однако подавляющее большинство носителей фамилии в XIX–XX веках — это уже не потомки князей, а крестьяне и мещане, получившие фамилию по месту жительства или по прозвищу отца. Встречается она преимущественно в Беларуси, на западе России и в восточных регионах Украины.

Если же настаивать на буквальном прочтении «Лукомсьский», то это, возможно, результат смешения двух суффиксов: -ск- и -ськ-. В украинском языке топонимические фамилии часто оформляются суффиксом -ський (аналог русского -ский). Форма «Лукомсьський» была бы громоздкой, поэтому на письме могли оставить одно «с» в корне и двойное в суффиксе, получив странное сочетание. Но в любом случае, искать корни фамилии Лукомсьский нужно не в абстрактном корне «лук», а в конкретном географическом названии Лукомль, а её носители — выходцы из тех мест, где реки и озера образуют крутые изгибы.