Фамилия Невидальская — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, не утратило связи с живым языком. «Невидаль» в русских говорах означало «диковина, нечто необычное, чудо». Человек, получивший такое прозвище, мог быть пришлым, поражавшим местных странным видом или поведением, либо, напротив, местным чудаком, о котором ходили легенды. В некоторых диалектах слово имело ироничный оттенок: «невидаль» — о том, что кажется удивительным лишь несведущим.

Фамилия образована по продуктивной модели с суффиксом -ск-, характерной для польской, украинской и русской знати, а также для жителей сёл и городов, называвшихся по местности. Приставка Не- в основе прозвища могла усиливать отрицание: не просто диковина, а то, чего вовсе не видывали. В отличие от фамилий на -ов/-ин, форма на -ская указывает на возможное происхождение от названия урочища или выселка Невидаль, хотя в современных топонимических справочниках такой населённый пункт не зафиксирован. Скорее всего, фамилия — позднее искусственное образование или результат канцелярской записи прозвища с прибавлением дворянского суффикса.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Невидаев, Невидов, Невиданный) показывает, что основа устойчиво бытовала в северных и сибирских говорах, где слово «невидаль» встречалось чаще. Встречаемость фамилии Невидальская крайне низкая — это штучный антропоним, не имеющий массового распространения ни в одной из областей России. Вероятно, носители происходят из одного или двух родов, чьи предки получили фамилию при переписи или при переходе в другое сословие.

С точки зрения словообразования фамилия прозрачна: корень -вид- (от «видеть»), приставка не- и суффикс -ль- образуют имя существительное, к которому добавлен типичный «географический» суффикс -ск- и окончание женского рода. Мужской вариант — Невидальский. В дореволюционных метриках фамилия могла писаться через «о» (Невидальская или Невидальскій), но единого стандарта не было.