Фамилия Мендельская — женская форма, но в русской традиции закрепилась как неизменяемая. Её основа — мужская фамилия Мендельский, которая образована по стандартной модели с суффиксом -ск-. Этот суффикс в восточнославянских фамилиях чаще всего указывает на происхождение от географического названия: села, местечка или усадьбы, владельцем которой был предок. Реже — на принадлежность к церковному приходу или этническую группу.

Корень «Мендель» ведёт к нескольким вероятным источникам. Самый прямой — еврейское личное имя Мендель, уменьшительная форма от Менахем (ивритское «утешитель»). В среде ашкеназских евреев это имя было чрезвычайно распространено, и фамилии на -ский от него нередки: человек, переехавший из местечка, где жили Мендели, или носивший прозвище по отцу, получал фамилию Мендельский. Однако суффикс -ск- характерен и для польской шляхты, и для русских дворянских фамилий, образованных от названий имений. В Польше и на западе Российской империи (Беларусь, Украина) существовали населённые пункты с корнем Мендель — например, фольварк или деревня Менделево. Житель или владелец такого места мог стать Мендельским.

Третья версия, менее вероятная, но не исключённая — прозвищное происхождение. В южнорусских и украинских говорах «мендель» могло означать нечто мелкое, незначительное (ср. «мендовать» — мельчить, хлопотать по пустякам). Тогда Мендельский — потомок человека с таким прозвищем. Однако эта гипотеза слабая: фамилия почти не встречается в крестьянской среде центральной России, где такие прозвища были бы уместны.

Географически фамилия Мендельская тяготеет к западным регионам: современная Беларусь, Волынь, Подолье, а также к еврейским общинам черты оседлости. Встречается она редко — это не массовая фамилия, а локальная. Её носители в XIX веке могли быть как мещанами и купцами еврейского происхождения, так и обедневшей польской шляхтой или однодворцами. Точных сведений о сословной принадлежности без генеалогического поиска по конкретной семье нет — фамилия не даёт однозначного социального ярлыка.

Любопытная деталь: окончание -ская (а не -ский) в документах часто фиксировалось за женщинами, но в советский период, при паспортизации, многие фамилии на -ская закрепились как неизменяемые для всех членов семьи, независимо от пола. Поэтому сегодня Мендельская может быть и девичьей фамилией, и фамилией по мужу, и родовой.