Фамилия Нестеровський — это украинская форма, соответствующая русской фамилии Нестеровский. Её основа — каноническое мужское имя Нестер, которое является народной формой церковного имени Нестор. В древнерусской традиции имя Нестор (от греческого «вернувшийся домой» или «путешественник») часто сокращали и переиначивали: в быту человека могли звать Нестером. Именно от этой обиходной формы и пошли фамилии.

Суффикс -ськ- (в украинском варианте -ський, в русском -ский) указывает на принадлежность к месту или роду. Первоначально такие фамилии получали дворяне и шляхта по названию родового имения: Нестерово, Нестеровка. Однако в XIX веке, после отмены крепостного права, суффикс -ский стал массово присваиваться крестьянам при переписях — как «благородный» вариант, отличавший человека от однофамильцев с простыми окончаниями -ов или -ин. Поэтому Нестеровський мог быть как потомком мелкопоместного дворянина из села Нестеровка (таких топонимов много на Правобережной Украине и в Беларуси), так и крестьянином, чью фамилию «облагородил» писарь.

Словообразовательная модель типична для западнорусских и украинских земель, где фамилии на -ський особенно распространены. В отличие от великорусских фамилий на -ов, которые фиксировали имя отца (чей? — Нестеров), украинский вариант на -ський отвечал на вопрос «откуда?» или «из чьих?». Если бы предок просто носил имя Нестер, его бы записали Нестеренко (на востоке Украины) или Нестеров (на севере). Форма Нестеровський выдаёт либо географическое происхождение, либо сознательное стремление семьи приписаться к шляхетскому сословию.

Встречаются написания с одним «с» (Нестеровский) и с двумя (Нестеровський) — это не ошибка, а отражение разных орфографических традиций: до реформы 1918 года в русском языке тоже писали «Нестеровскій». В украинской генеалогии фамилия считается относительно редкой: она не входит в сотню самых частых, но стабильно фиксируется в центральных и западных областях Украины, особенно в бывших помещичьих имениях.