Фамилия Мильгевская — одна из тех, что сразу указывает на географию своего происхождения. Суффикс -ск- (в женской форме -ская) в русских фамилиях традиционно связан с местом: либо с владением (княжеские и дворянские фамилии по названию вотчины), либо с рождением (человек из такого-то села или города). В случае Мильгевской речь идёт именно о топонимической основе — фамилия образована от названия населённого пункта Мильгевка или Мильгово. Такие названия встречаются в западных областях бывшей Российской империи, особенно на территории современной Беларуси и Украины, где распространены топонимы с корнем «мильг-».

Корень «мильг-» не является исконно русским. Скорее всего, он восходит к балтийским или западнославянским языкам. В литовском языке есть слово «mìlkti» (мелеть, становиться мелким) или «mìlžti» (доить), но для названия поселения более вероятна связь с древнепрусским или ятвяжским субстратом: например, с корнем «milg-», означающим «болотистая, сырая низина». Если село стояло на мокром, низком месте, прозвище по нему и дало фамилию. Альтернативная, менее правдоподобная версия выводит основу от мужского имени Мильга (возможная форма от Милонег или Милован с усечением), но для фамилии на -ский это нетипично — такие фамилии обычно имеют «земельную» природу.

Фамилия Мильгевская — женская форма. Мужской вариант, соответственно, Мильгевский. В дореволюционной России носители этой фамилии чаще всего принадлежали к мелкопоместному дворянству или духовенству (священники и их дети, получавшие фамилии по названию села, где служил отец). Встречалась она и среди крестьян, но реже — крестьянские фамилии на -ский обычно давались по месту призыва в рекруты или по приписке к волости. В современной России и Беларуси фамилия остаётся редкой, с заметной концентрацией в Гродненской и Брестской областях, что косвенно подтверждает её западнорусское происхождение.