Фамилия Милобинская — относительно редкая, и её разбор интересен прежде всего словообразовательной моделью. Она относится к «географическому» типу фамилий, то есть образована от названия населённого пункта по модели «-ск(ий)». Такие фамилии в массе своей принадлежали дворянству или духовенству: первые получали их по своим поместьям, вторые — по названиям сёл и городов, где служили.

Основа фамилии — топоним Милобино или Милобин. Скорее всего, это название деревни или усадьбы. Корень «мило-» в русских географических названиях часто указывает на личное имя или прозвище (например, Мил, Мила, Милован) либо на качество земли — «милая», то есть приятная, хорошая. Вторая часть — «-бин-» — может быть суффиксальным оформлением, как в фамилиях Рубинский, Сабинский, или восходить к диалектному слову «бинь» (в некоторых говорах — «болото», «топь», но это предположительно). Более правдоподобно, что Милобин — это притяжательное прилагательное от имени или прозвища Милоба (ср. Милоба — «милый, любимый»), и тогда Милобинская — «выходец из села Милобино», то есть из владений некоего Милобы.

Важная деталь, которая отличает эту фамилию от более частотных: суффикс «-ин-» в основе перед «-ск-» встречается реже, чем «-ов-» или «-ев-». Это может указывать на то, что исходное название деревни было образовано от имени на *-а (Милоба, а не Милоб), что характерно для северных и центральных регионов России. В XIX веке носительницы фамилии Милобинская могли быть из духовного сословия — дочери священника, служившего в селе с таким названием, или из обедневших дворян, владевших усадьбой Милобино.

Найти точное место происхождения сейчас сложно: топоним Милобино не фиксируется в крупных справочниках, но мог существовать локально и исчезнуть при укрупнении деревень. Альтернативная версия — искусственное происхождение в семинарской среде: фамилию могли составить от греческого «милео» (заботиться) и русского «бина» (диалектное «вина»), но это выглядит натяжкой. Версия с реальным географическим названием и прозвищем Милоба — основная и наиболее надёжная.