Фамилия Милецкий образована от мирского имени Милец — так в старину называли человека с кротким нравом, добродушного и незлобивого. Мирские имена, в отличие от крестильных, давали не при крещении, а в быту, и они часто отражали характер или отношение окружающих. Корень здесь — древнерусское «мил», тот же, что в словах «милый», «миловать». Суффикс -ец указывал на носителя качества: Милец — это буквально «милый, тот, кого любят». Подобная словообразовательная модель встречается и в других фамилиях, например, Миленко или Миляев, но Милецкий выделяется тем, что к основе добавили уже фамильный суффикс -ский, характерный для польской и западнорусской традиции.

Имя Милец в XVI–XVII веках фиксируется в писцовых книгах и актах на русском Севере и в Поволжье. Оно могло быть как самостоятельным, так и уменьшительной формой от крестильных имён Милий, Милан или даже Емилиан. В этом случае фамилия Милецкий — типичный пример «фамилии от имени предка», когда потомки Ивана Мильца или Петра Мильца со временем превращались в Милецких.

Существует и менее правдоподобная версия, связывающая фамилию с топонимом. Милетом называли знаменитый древнегреческий город в Малой Азии, а сегодня несколько подмосковных сёл носят название Милет. Сторонники этой гипотезы предполагают, что человек, вышедший из такого села, получал прозвание Милетский, которое позже упростилось до Милецкий. Однако эта версия слабее: переход «т» в «ц» в русской ономастике нетипичен, а массовых переселений из греческого Милета в русские земли история не знает. Куда логичнее видеть здесь исконно славянское имя, тем более что суффикс -ский в русских фамилиях часто появлялся именно у дворян и духовенства, но мог закрепляться и за крестьянами, вышедшими из определённой местности.

В написании фамилии встречаются варианты Милецкий и Милецкой — последний характерен для южнорусских говоров, где окончание -ой произносили и писали вместо -ый. В польской традиции аналогичная фамилия Milecki встречается с XVII века, и здесь она почти всегда связана с топонимами Милево или Милейце. Так что для русских Милецких основная линия — всё же имя Милец, а не география, хотя полностью исключать топонимический след для отдельных родов нельзя.