Фамилия Маргилевская звучит для русского уха как типичная «польская» или «западнорусская» дворянская фамилия, и это первое, что бросается в глаза. Суффикс -ск- и окончание -ая выдают её принадлежность к модели фамилий, образованных от названий местности. Такие фамилии в XVI–XVIII веках активно складывались у шляхты Речи Посполитой, а затем перешли и в русскую среду через выходцев из западнорусских земель. Вопрос только в том, от какого именно географического названия пошла эта фамилия.

Скорее всего, основа — топоним Маргилев (или Маргилево). Сразу напрашивается параллель с городом Могилёв, но здесь не тот случай: корень «Маргил-» встречается реже. На карте Беларуси, Украины и Польши можно найти несколько мелких деревень с похожими названиями — например, Маргилево в бывшей Гродненской губернии. Вероятно, предок носительницы фамилии получил её по названию такого имения или хутора, где владел землёй или жил. Окончание -ская (а не -ский) указывает на женскую форму, но в быту фамилия закрепилась в роду именно в таком виде — возможно, через женскую линию или как вариант написания, который со временем стал основным.

Корень «Маргил-» не имеет однозначного славянского толкования. Это может быть искажённое «маргель» — так в некоторых диалектах называли мергель, осадочную горную породу, или же личное имя Маргил (редкое, возможно, балтского или германского происхождения). Есть также версия, что фамилия связана с румынским словом «margelă» (булыжник, галька), что маловероятно для славянской ономастики, но не исключено при миграциях с юго-запада. Самая правдоподобная гипотеза — что Маргилевские происходят из мелкопоместной шляхты или зажиточных крестьян, получивших фамилию по названию своего надела, а не по ремеслу или прозвищу.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые массово давались крестьянам после отмены крепостного права, Маргилевская — более старая и локальная. Она почти не встречается за пределами западных регионов бывшей Российской империи (Беларусь, Смоленщина, север Украины). Если искать однокоренные, то стоит обратить внимание на фамилию Маргилев, которая встречается у еврейских семей (часто как вариант написания Маргулис), но здесь другая этимология — от ивритского «маргалит» (жемчуг). Для Маргилевской же славянский топонимический корень куда надёжнее.