Фамилия Модлинская — женская форма от Модлинский, и её разбор стоит начать с суффикса. Окончание -ский/-ская указывает на типичную модель польско-белорусского или украинского происхождения: такие фамилии чаще всего образовывались от названия населённого пункта. Человек, носивший фамилию Модлинский, скорее всего, был выходцем из места с корнем «Модл-» — например, из села или местечка Модлин, Модлино или Модля. На карте Польши существует город Модлин (ныне часть Нового Двора Мазовецкого), известный крепостью XIX века, но вряд ли фамилия связана именно с ним: польские топонимические фамилии на -ский обычно возникали раньше, в XVI–XVII веках, и относились к шляхте или людям, владевшим землёй в той местности.

Основа «Модл-» неочевидна. В славянских языках есть слово «модла» — устаревшее или диалектное обозначение образца, моды, а также «модлить» — медлить, мешкать. Впрочем, более вероятно, что корень восходит к личному имени или прозвищу: например, к древнепольскому имени Modlisław (сокращённо Modl), где «modlić się» значит «молиться». То есть Модла — это тот, кто молится, или человек, получивший имя по религиозному обычаю. В восточнославянских землях такое имя могло трансформироваться в прозвище Модло, от которого и пошла фамилия с топонимическим суффиксом.

Географически фамилия Модлинская встречается в основном в западных регионах России, Беларуси и Украины — там, где исторически было сильное польское влияние. В дореволюционных документах её носительницы могли быть мещанками или дворянками, но точных данных о сословной принадлежности нет. Сравнение с однокоренными фамилиями — Модлин, Модликов, Модляк — показывает, что все они редкие и сконцентрированы в одной зоне, что подтверждает локальное происхождение от одного топонима или рода.

Таким образом, фамилия Модлинская — это женский вариант отчества-топонима, указывающий на происхождение из места, связанного с молитвой или именем Модла. Её носительницы, скорее всего, потомки тех, кто жил в небольшом поселении с таким названием на территории бывшей Речи Посполитой.