Фамилия Нолинская — редкий пример, где географическое происхождение почти очевидно, но требует оговорок. В основе фамилии лежит название города Нолинск в Кировской области (бывшая Вятская губерния). Однако фамилия образована не напрямую от топонима, а через притяжательное прилагательное: жительница Нолинска — «нолинская», то есть «та, что родом из Нолинска». Суффикс -ск- в таких фамилиях указывает на принадлежность к местности, а окончание -ая выдаёт женскую форму. Мужской вариант, соответственно, Нолинский.

Исторически фамилии на -ский/-ской в крестьянской среде были редкостью и чаще встречались у духовенства, дворянства или мещан. Семинаристы нередко получали фамилии по названию города или села, где стояла церковь. Поэтому первый носитель фамилии Нолинский мог быть либо священником, окончившим Вятскую семинарию и взявшим фамилию по месту службы, либо выходцем из мещан или купцов, переселившимся в другую губернию и записанным по месту прежнего жительства. В любом случае, фамилия указывает на связь с городом Нолинском, который известен с XVII века как село Ноли, а статус города получил в 1780 году.

Есть и другая, менее вероятная версия: от прозвища Ноля, которое могло быть связано с диалектным словом «нолить» — «ныть, жаловаться» или «ноля» — «бездельник» (в некоторых говорах). Но в таком случае фамилия, скорее всего, имела бы форму Нолин (через суффикс -ин) или Нолинцев (через -ев/-ов). Форма на -ский твёрдо привязывает фамилию к географическому названию. Таким образом, Нолинская — это «женщина из Нолинска», и её предки, вероятно, были либо духовного, либо городского сословия, связанных с этим вятским городом.