Фамилия Надежденская образована от женского имени Надежда, но не напрямую, а через название населённого пункта. Это типичная «географическая» фамилия на -ский/-ская, которую в России чаще всего получали выпускники духовных семинарий и дети священников. Суть в том, что семинаристам при поступлении нередко меняли фамилию на более благозвучную — по церковному празднику, иконе или названию храма. Церковь во имя святых мучениц Веры, Надежды, Любови и матери их Софии — один из самых распространённых храмовых посвящений в XIX веке. Если село или слобода назывались Надеждино или Надежденское, то и фамилия «от места» могла появиться у местного священника или у крестьянина, которого записали по названию родной деревни.

Модель образования здесь простая: основа «Надежд-» (от имени Надежда в родительном падеже или от прилагательного «надежденский») плюс суффикс -ск-, указывающий на принадлежность к местности. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые означают «чей-то сын» (например, Надеждин — «сын Надежды»), Надежденская буквально переводится как «происходящая из Надежденска» или «из села Надеждино». Такие фамилии чаще встречались у духовенства и дворянства, а не у крестьян, которые до отмены крепостного права редко имели фамилии на -ский.

Стоит различать Надежденскую и Надеждинскую. Первая — более редкая, с твёрдым «д» в суффиксе, что может указывать на конкретное название села (Надежденск, а не Надеждин). Вторая встречается чаще и тоже происходит от имени Надежда, но через фамилию Надеждин. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) упоминаются обе модели, но Надежденская — яркий пример «семинарской» фамилии, которую давали ученикам, не имевшим своей или имевшим неблагозвучную. Географически фамилия могла закрепиться в центральных губерниях России, особенно там, где были храмы в честь трёх мучениц.

Носительницы фамилии Надежденская могут с высокой вероятностью считать своими предками либо священнослужителей, либо жителей одного из множества сёл Надеждино (такие есть в Башкортостане, Татарстане, Пензенской и других областях). Точную локацию без генеалогического поиска не определить, но сама фамилия однозначно говорит о связи с православной традицией и с историей церковного образования в России.