Фамилия Новомлинский принадлежит к старинному пласту славянских фамилий, образованных от географических названий или прозвищ, связанных с местом жительства. В её основе лежит прозвище Новомлин, которое указывает на человека, жившего при новой мельнице или работавшего на ней.

Слово «млин» в южнорусских и украинских говорах означает «мельница». Чередование «и/ы» в корне — следствие диалектных особенностей и развития языка. Таким образом, дословно прозвище Новомлин переводится как «тот, кто при новой мельнице». Основатель рода вполне мог быть мельником, которого отличали от других по месту работы, или владельцем недавно построенной мельницы, что в те времена было делом заметным и статусным.

Суффикс -ский в фамилии указывает на типичную модель образования дворянских и шляхетских фамилий, а также фамилий, которые давались по названию владения или населённого пункта. В случае с Новомлинским суффикс мог выполнять двойную функцию: закреплять прозвище отца за детьми и придавать фамилии более «благородное» звучание, что часто происходило при переходе из крестьянской или мещанской среды в более высокие сословия.

Интересно, что фамилия могла возникнуть и самостоятельно в разных регионах, где существовали хутора или сёла с названием Новый Млин. Переселенцы из таких мест, переезжая в другие губернии, получали прозвище по прежнему месту жительства, которое затем закреплялось как фамилия. Поэтому нельзя исключать, что разные ветви рода Новомлинских имеют разное происхождение, хотя и восходят к одному корню.

Процесс формирования фамилий на Руси был длительным и завершился в основном к XIX веку. Окончательно говорить о точном месте и времени возникновения конкретного рода Новомлинских можно лишь на основании генеалогических исследований, которые могут подтвердить или опровергнуть ту или иную версию происхождения.