Фамилия Небилица — редкий случай, когда прозвище стало фамилией почти без изменений, сохранив свою исходную форму. В её основе лежит древнерусское слово «небылица» — вымысел, ложь, небывальщина. Так могли прозвать человека, который любил приврать, рассказывал невероятные истории или просто фантазировал. В словаре В. Даля «небылица» — это «сказка, выдумка, вздорный слух», так что прозвище было не лестным, а скорее насмешливым.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Фамилия образовалась без типичных суффиксов -ов, -ин или -ский. Это так называемая «окаменевшая» форма прозвища, которая закрепилась за родом как есть. В русской ономастике такие случаи встречаются реже, чем патронимы на -ов, и указывают на то, что фамилия могла сформироваться не в центральных, а в северных или сибирских говорах, где прозвища дольше сохраняли свой первоначальный вид.

Б. Унбегаун в «Русских фамилиях» отмечает, что фамилии, образованные от нарицательных существительных без суффикса (типа Злоба, Горе, Небылица), часто принадлежали крестьянам или посадским людям. Они не указывали на род занятий, а описывали характер или внешность человека. В случае с Небилицей прозвище могло быть ироничным: дать его могли не только вралю, но и, наоборот, слишком правдивому человеку — как шутливое противоречие.

Географически фамилия Небилица тяготеет к западнорусским и украинско-белорусским землям. Встречается в смоленских, брянских и черниговских говорах, где «небилица» произносится с мягким «л» и без редукции гласных. Это косвенно подтверждает, что фамилия могла возникнуть на территории бывшего Великого княжества Литовского, где русские фамилии дольше сохраняли архаичные черты.

В отличие от однокоренных фамилий Небылицкий или Небылицын, форма Небилица не получила дворянского или церковного «облагораживания». Она осталась простонародной, что делает её особенно ценной для историка: по ней можно судить о живом разговорном языке XVI–XVII веков, где слово жило без книжной правки.