Фамилия Немчиновская образована по типичной для восточнославянских фамилий модели с суффиксом -ск-, указывающим на связь с географическим названием. В данном случае основа — Немчинов (или Немчиново). Так могли назвать село, деревню или усадьбу, владельцем или выходцем из которой был основатель рода. Притяжательное прилагательное Немчинов, в свою очередь, происходит от прозвища или фамилии Немчин. В древнерусском языке «немчин» — это любой иностранец, прежде всего из Западной Европы, говоривший на непонятном языке («немой»). Первоначально слово относилось ко всем чужеземцам, но со временем закрепилось за немцами.

Таким образом, родоначальник Немчиновских мог быть либо выходцем из местности, названной по фамилии Немчиновых (например, помещиков-немцев или обрусевших иноземцев), либо жителем села Немчиново. Такие топонимы встречаются в нескольких регионах России, самое известное — подмосковное Немчиново. Однако фамилия Немчиновская — шляхетского или дворянского типа, на что указывает суффикс -ск- (-цк-), типичный для польской и западнорусской знати. В Речи Посполитой фамилии на -ский носили землевладельцы, владевшие поместьем с таким названием. Поэтому наиболее вероятно, что Немчиновские — это потомки мелкопоместной шляхты или однодворцев из западных губерний Российской империи (современные Беларусь, Украина, Смоленщина), где фамилии этой модели особенно распространены.

В русском языке фамилия могла писаться и как Немчиновский, но женская форма Немчиновская закрепилась в результате склонения. Интересно, что, несмотря на «немецкий» корень, носители фамилии не обязательно имели немецкие корни: прозвище Немчин давали и русским, долго жившим среди иноземцев или перенявшим их одежду и обычаи. Встречается и обратный вариант — когда фамилию получали крещёные иностранцы, оседавшие на русской службе. Точное происхождение конкретной ветви можно установить только по архивным документам с указанием места жительства предков.