Фамилия Мармалевская — женская форма фамилии Мармалевский, которая относится к типу славянских фамилий, образованных от прозвища или мирского имени. Модель с суффиксом -евск-/-овск- характерна прежде всего для польской, белорусской и украинской ономастики, а также для русских дворянских фамилий, сложившихся под влиянием польской традиции. В ономастике восточных, западных и южных славян такие именования широко представлены: они возникали от личного прозвища, христианского имени или названия местности.

Основа фамилии — Мармал — неочевидна и допускает несколько толкований. Самое прямое: это вариант слова «мармелад» (восточное лакомство из уваренного сока). В старину «мармала́дием» или «мармаладом» могли называть не только сладость, но и густой сироп, а также — в переносном смысле — изнеженного, мягкотелого человека или любителя сладкого. Прозвище Мармала́д (или Мармал) мог получить либо кондитер, торговавший вареньем и рахат-лукумом, либо человек с соответствующим характером.

Вторая версия — топонимическая. В Польше и Западной Беларуси есть несколько деревень с названиями Мармалево, Мармалюки. Фамилия Мармалевский могла закрепиться за шляхтичем или крестьянином, владевшим землёй в таком поместье, либо за выходцем оттуда. Суффикс -ский в этом случае указывает на принадлежность к месту: «тот, кто из Мармалева».

Третье, менее вероятное объяснение — связь с тюркским именем Мармал (от «мрамор», «каменный») или с греческим Марма́рис (название города в Малой Азии). Но для славянской фамилии такой корень нехарактерен: скорее всего, это случайное созвучие.

В дореволюционной России фамилии на -ский/-цкий чаще носили дворяне и духовенство, реже — мещане. Мармалевские могли быть мелкопоместной шляхтой на территории современной Беларуси или Украины, а также священниками — семинаристам нередко давали «благозвучные» фамилии от названий сластей или фруктов. Однако без конкретных генеалогических записей (метрических книг, ревизских сказок) сословную принадлежность определить сложно.

В написании фамилии встречается вариант Мармале́вская (с ударением на «е») — такая форма типична для носителей из южнорусских и украинских областей. Редкость фамилии говорит о том, что её основа не была массовой, а круг родственных линий узок: скорее всего, все Мармалевские восходят к одному роду, разошедшемуся по разным губерниям в XVIII–XIX веках.