Фамилия Падалинская звучит как типичная «географическая» фамилия, но её корень неочевиден и требует разбора. Суффикс -ск- указывает на происхождение от названия местности: такую фамилию мог получить человек, владевший или живший в населённом пункте с основой «Падалин-» (Падалино, Падалинка и т.п.). Однако в официальных реестрах сёл и деревень России такое название встречается редко и локально, что делает фамилию скорее редкой, чем распространённой.

Самая правдоподобная версия связывает основу с прозвищем «Падала» или «Падалый». В русских говорах «падалый» означало «павший», «упавший» — в прямом смысле (например, о скоте или человеке, упавшем с высоты) или переносном (о неудачливом, бедствующем человеке). От этого прозвища через форму притяжательного прилагательного (Падалин сын) возникла фамилия Падалин, а уже от неё — «выездная» Падалинская, то есть фамилия человека, переселившегося из имения или деревни Падалино. Модель образования типична для дворянских и помещичьих фамилий XIX века, но не исключает и крестьянского происхождения: переселенцы часто получали фамилию по месту выхода.

Менее вероятна, но возможна связь с польской или белорусской фамилией Padaliński. В польском языке «padać» — «падать», а суффикс -iński также указывает на шляхетское происхождение от местечка. Если предки фамилии были католиками или униатами, фамилия могла прийти в русскую среду после разделов Речи Посполитой. Но в таком случае написание чаще было бы Падалинский (с мягким знаком на конце), а форма на -ая типична для русского склонения женского рода, закрепившегося как общая фамилия.

География фамилии сегодня размыта: носители встречаются в центральной России и на Урале, но без ярко выраженного ареала. Это говорит о том, что фамилия не образовалась в одном крупном регионе, а возникала в разных местах независимо — от разных деревень Падалино или от разных носителей прозвища Падала. В любом случае, фамилия не принадлежит к массовым: её носители, скорее всего, потомки одной-двух семей, разошедшихся по стране в XIX–XX веках.