Фамилия Мильинский — редкий случай, когда географическая основа почти наверняка перевешивает все остальные версии. Её образует суффикс -ск-, типичный для польской, украинской и белорусской шляхты или для людей, получивших фамилию по названию места жительства. В основе лежит топоним, и самый очевидный кандидат — населённые пункты с корнем Миль-: например, Мильча (Гродненская область), Мильки (Витебщина) или Мильин (предположительно, усадьба или хутор). Такие названия часто восходят к литовскому «mylėti» (любить) или балтскому корню со значением «милый, дорогой», но в славянском контексте их могли переосмыслить как производные от имени Мила или Милий.

Если отталкиваться не от географии, а от личного имени, то основа могла быть и от канонического имени Емилиан (в просторечии Мильян, Миля) — через форму Мильин (чей? — сын Мили) с последующим добавлением -ский. Но такая цепочка менее вероятна: фамилии на -ский редко образуются от отчеств на -ин, это скорее исключение. Куда логичнее, что Мильинский — это «тот, кто из Мильина» или «из Мильино».

По сословной принадлежности фамилия тяготеет к мелкопоместной шляхте или крестьянам, получившим фамилию при переписях после отмены крепостного права на западных землях Российской империи. В польской ономастике суффикс -ский указывал на дворянское происхождение, но в XIX веке его активно давали и крестьянам, переселявшимся в новые деревни. Найти Мильинских сегодня можно в основном в Беларуси, на востоке Польши и в западных областях России — там, где проходила граница Речи Посполитой.

Спорных версий немного. Иногда корень пытаются возвести к слову «миль» (мера длины), но это натяжка: фамилии от мер длины редки и обычно имеют другое оформление (Милев, Мильков). Или к «милый» — но тогда ждали бы формы Миловский или Мильский. Форма Мильинский чётко держится за топоним, и это самый надёжный путь.