Фамилия Мачульска — это женская форма фамилии Мачульский. В русской и польской ономастике фамилии на -ский/-цкий традиционно указывают на принадлежность к месту или роду. Если мужчина Мачульский, то его жена или дочь — Мачульска. Такое окончание характерно для польской и западнорусской традиции, где в женском роде фамилии пишутся без «я» на конце (сравните: Ковальский — Ковальска, а не Ковальская, хотя в современном русском языке часто встречается русифицированный вариант).

Основа фамилии — «Мачул-». Самая вероятная версия происхождения — от названия населённого пункта, например, Мачулы, Мачулище или Мачульск. Такие топонимы встречаются в Беларуси, Польше и на западе Украины. В этом случае фамилия указывает на то, что родоначальник происходил из этих мест. Менее распространённая гипотеза — связь с прозвищем или именем Мачула, которое могло быть уменьшительной формой от Матвей или Макар, либо происходить от диалектного слова «мачула» (в некоторых говорах — «мотыга», «кирка» или «неуклюжий человек»). Однако для фамилий на -ский топонимическое объяснение первично.

Форма Мачульска (а не Мачульская) — признак того, что фамилия либо сохранила польское написание, либо была записана в документах именно так, без русификации. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках западных губерний Российской империи часто встречается именно такое окончание, особенно у католического или униатского населения. Носители фамилии Мачульска — это, скорее всего, потомки польской или белорусской шляхты, либо мещан и крестьян, получивших фамилию по месту жительства.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Мачулин, Мачулов, Мачульский) показывает, что суффикс -ск- в данном случае не указывает на высокое происхождение — в XIX веке такие фамилии активно давали и крестьянам при переписях. Таким образом, Мачульска — это фамилия с прозрачной географической привязкой, которая в женском роде сохранила оригинальное польское окончание, что помогает отличить её от русифицированных вариантов.