Фамилия Нагоранская — женская форма фамилии Нагоранский, и её разумнее анализировать в мужском варианте, так как именно он был исходным. Это типичная фамилия польского или украинского происхождения, образованная по модели с суффиксом -ский/-цкий, который в славянском ономастиконе чаще всего указывал на дворянское или шляхетское происхождение, а также на связь с географическим названием.

Основа фамилии — «Нагора» или «Нагорье». Скорее всего, в основе лежит топоним: населённый пункт с названием Нагора, Нагорное или Нагораны. Такие названия встречаются в Беларуси, Украине и восточной Польше. Корень «гор-» отсылает к возвышенности, холму, а приставка «на-» указывает на местоположение («на горе»). Таким образом, Нагоранский — это человек, родом из места, расположенного на горе или возвышенности.

Суффикс -ан- в данном случае не типичен для русских фамилий, он скорее встречается в западнославянских и балтийских вариантах (сравните с фамилиями Нагоран, Нагоранец). Это указывает на то, что фамилия могла сформироваться на территории Великого княжества Литовского или Речи Посполитой, где была распространена модель «название места + -ский». В русской среде фамилии на -ский чаще были семинарскими или искусственными, но здесь явно не тот случай — основа слишком конкретна и привязана к рельефу.

Если у фамилии есть белорусский след, то вариант Нагоранская мог писаться через «а» после «г» (Нагаранская), что отражает аканье в произношении. В документах XIX века такую фамилию могли записать по-разному в зависимости от языка делопроизводства: польский вариант — Nagoranski, русский — Нагоранский. Носители фамилии, скорее всего, были мелкими шляхтичами или крестьянами из западных губерний Российской империи, чьё прозвище или родовое имя закрепилось за местом жительства.

Встретить фамилию Нагоранская сегодня можно в Беларуси, на западе Украины и в Польше, а также среди потомков эмигрантов. В России она редка. Спорных версий происхождения, требующих опровержения, здесь нет: все признаки указывают на географическую основу, а не на личное прозвище или профессию.