Фамилия Орельская — яркий пример «географической» модели, по которой в дворянской и духовной среде образовывали фамилии от названий мест. Суффикс -ск- указывает на связь с топонимом: Орель — это река, левый приток Днепра, протекающая по территории современной Украины. Человек, получивший фамилию Орельский (а женская форма — Орельская), скорее всего, был выходцем с берегов этой реки или владел землями в её бассейне.

В отличие от крестьянских фамилий на -ов/-ев, которые часто возникали стихийно, фамилии на -ский/-цкий в XVII–XIX веках закреплялись за двумя основными сословиями. Первое — дворянство, получавшее фамилию по названию родового имения (как, например, Вяземские от Вязьмы). Второе — духовенство: семинаристам нередко давали «благозвучные» фамилии по названиям рек, городов или церковных праздников. Поэтому Орельская могла появиться и у священника, служившего в храме, посвящённом, скажем, иконе Орельской Божией Матери (такая икона действительно почитается в некоторых регионах), или у выпускника семинарии, взявшего фамилию по месту рождения.

Интересно, что река Орель дала название не только фамилии, но и целому ряду населённых пунктов — сёлам Орелька, Орельское. Это значит, что основа фамилии не уникальна, но и не массова: Орельских значительно меньше, чем, например, Московских или Волжских. Встречается фамилия преимущественно в центральных и южных областях России, а также на востоке Украины — там, где проходили исторические границы расселения, связанные с рекой.

Другой, менее вероятный вариант происхождения — от прозвища Орел (через форму «Орель»). Но в таком случае мы ожидали бы фамилию Орлов или Орликов, а суффикс -ск- здесь нехарактерен для прозвищной модели. Поэтому топонимическая версия остаётся основной: Орельская — это фамилия, которая буквально говорит «с реки Орели».