Фамилия Лумельская — редкий пример фамилии, которую почти наверняка не выводили из прозвища или имени, а создали искусственно, по книжной модели. Её носительницы (а это женская форма; мужская — Лумельский) в подавляющем большинстве случаев происходят из еврейских семей, и корень здесь не славянский, а топонимический.

Основа «Лумель» — это искажённое или диалектное название местечка Ломжа ( Lomża) на северо-востоке Польши. В еврейской среде Восточной Европы названия городов часто адаптировались на идише: Ломжа произносилась как «Ломже» или «Лумже», а житель такого места получал прозвище «Лумель» (с уменьшительным суффиксальным элементом, характерным для идиша). От этого прозвища и образовали фамилию по польско-русской модели с суффиксом -ский/-ская, который в XIX веке был особенно популярен при формировании фамилий для еврейского населения Российской империи — он звучал «благородно» и напоминал фамилии польской шляхты.

Суффикс -ск- в данном случае — не указание на сословную принадлежность, а чисто словообразовательный формант, который «одворянивал» фамилию. Это типичная ситуация для конца XVIII — XIX века, когда еврейским семьям предписывалось получить фамилии, и многие брали их по месту жительства или происхождения, прибавляя суффикс -ский. Таким образом, Лумельская буквально означает «та, что из Лумеля (Ломжи)».

Встречается фамилия почти исключительно в записях XIX–XX веков на территории бывшей черты оседлости — в Беларуси, на Украине, в Польше. После эмиграции в США и Израиль написание иногда менялось на Lumelsky или Lumielsky. В современной России фамилия крайне редка и в основном сохранилась у потомков тех, кто переехал в крупные города в советское время. Спорных версий происхождения (например, от славянского «лум» или «лумель» как диалектного названия болота) нет: ни один серьёзный ономастический словарь не фиксирует такой славянской лексемы, а география бытования фамилии однозначно указывает на еврейский ареал.