Фамилия Палевская — женская форма фамилии Палевский, а та, в свою очередь, образована по самой распространённой в славянском мире модели: от названия места, где жил или откуда был родом основатель рода. Суффикс -ск- указывает на связь с географическим объектом, а окончание -ая — на принадлежность к роду.

Корень здесь — «палев-». Самое прямое объяснение — связь с топонимом Палево или Палева. Такие названия встречаются в Беларуси и на западе России. Например, деревня Палево есть в Витебской области. В этом случае фамилия означала «из Палева» или «палевский помещик/крестьянин». Но есть и второй, более неожиданный вариант: основа могла произойти от слова «палевый» — цвета соломы, бледно-жёлтого. В старину так могли прозвать человека за цвет волос или одежды, и уже от прозвища Палевый или Палева образовали фамилию по месту жительства или по отцу.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с польским словом paleć (гореть, пылать) или с глаголом «палить». Тогда Палевский мог быть потомком человека, жившего у пала (выжженного участка леса под пашню) или занимавшегося выжигом угля. Однако эта гипотеза слабее, так как суффикс -ск- редко прикрепляют к глагольным основам напрямую.

Если смотреть на социальный срез, то фамилии на -ский в Российской империи чаще носили дворяне и духовенство, реже — крестьяне, получившие её по названию деревни после отмены крепостного права. Палевские могли быть как шляхтой (в Польше и Беларуси фамилия встречается), так и, например, священниками, которым давали «географические» фамилии по месту службы. Точных данных о сословной принадлежности без изучения конкретных архивов нет, но география бытования (западные губернии) склоняет к версии о польско-белорусском происхождении.

В написании фамилии встречаются варианты: Палевская и Палевская (с ударением на втором или третьем слоге). Второй вариант, с ударением на «е», ближе к исходному названию Палево, тогда как ударение на «а» (Палевская) чаще бывает у фамилий, образованных от прозвища Палевой.