Фамилия Мержевинская — женская форма фамилии Мержевинский, и её происхождение почти наверняка связано с географическим названием. Скорее всего, в основе лежит польский или западнорусский топоним Мержевино, Мержев или Мержевице. Суффикс -ск- в таких фамилиях указывает на принадлежность к местности: Мержевинский — это «тот, кто из Мержевина» или «владелец Мержевина». Такая модель типична для шляхетских фамилий Речи Посполитой, где окончание -ский/-цкий было маркером дворянского статуса и владения землёй.

Корень «Мерж-» в славянских языках может восходить к слову «мерзнуть» или «мерзлый», но в контексте топонима уместнее видеть в нём основу «мержа» — диалектное название сети для ловли рыбы (невод). Если поселение называлось Мержевино, то его основатели могли быть рыбаками или жить у реки, где ставили мерёжи. Вторая версия, менее вероятная, — от личного имени Мержа, которое могло быть прозвищем хмурого или холодного человека.

Фамилия встречается в основном в западных регионах бывшей Российской империи — на территории современной Беларуси, Украины и восточной Польши. В дореволюционных документах Мержевинские могли быть как мелкопоместной шляхтой, так и крестьянами, получившими фамилию по названию деревни после отмены крепостного права. Интересно, что окончание -инская (а не -ская) в женской форме — редкая особенность: обычно фамилии на -ский образуют женский вариант через -ская, но здесь ударение и суффикс указывают на возможное влияние белорусской или украинской фонетики, где «и» звучит мягче.

Сравнение с однокоренными фамилиями, такими как Мержевский, Мержинский или Мержевич, показывает, что Мержевинская — вариант с дополнительным суффиксом -ин-, который привязывает фамилию к конкретному родовому гнезду (Мержевино), а не просто к местности. Поскольку фамилия не слишком распространена, её носители, скорее всего, происходят из одного или нескольких соседних селений.