Фамилия Олчевская — женская форма фамилии Олчевский. Она образована по продуктивной для восточнославянских языков модели с суффиксом -ск-, который изначально указывал на принадлежность к местности или роду. Такие фамилии в XVII–XIX веках чаще всего получали дворяне, шляхта и духовенство, но позже они распространились и среди других сословий, особенно на западе и юге Российской империи.

Корень фамилии — Олч(ев). Самая вероятная версия связывает его с личным именем Ольга (в народных формах Олга, Олька). В таком случае Олчевский — потомок человека по прозвищу Олча, то есть «Ольгин сын» или «Ольгин человек». Менее распространённая гипотеза возводит основу к диалектному слову «олча» — так в некоторых говорах называли ольховую рощу или заросли. Если это так, то фамилия могла означать выходца из селения с названием Олчево или Олча, а топонимов с таким корнем немало на Украине и в Белоруссии.

Спор о происхождении решается в пользу антропонимической версии: в польских и украинских метриках XVIII века фамилия Олчевский встречается рядом с формами Ольчевский, Ольчицкий, что прямо указывает на связь с именем Ольга. Географически фамилия тяготеет к Волыни, Подолью и Галиции — регионам, где была сильна польская шляхетская традиция образования фамилий на -ский/-цкий.

Словообразовательная модель типична: основа Олч- + суффикс -ев- (указывает на принадлежность) + -ск- (топонимический или посессивный суффикс) + окончание -ая для женского рода. Таким образом, Олчевская буквально означает «принадлежащая к роду Олчевских» или «живущая в местности, связанной с Олчей».

В современной России фамилия редкая, чаще фиксируется в южных и центральных областях, а также среди потомков переселенцев с Украины. Из-за схожести с фамилией Ольчевская иногда возникает путаница в написании, но исторически обе формы сосуществовали как варианты одного корня.