Фамилия Пидгайская — один из тех случаев, когда географическое прозвище перешло в наследственное имя и закрепилось в женской форме. Корень здесь — «Пидгай» или «Подгай». Это украинизированный вариант топонима, восходящего к слову «гай» — лес, роща, дубрава. Приставка «пид-» (или «под-») указывает на расположение: «тот, кто живёт под гаем», то есть у подножия леса, рядом с рощей.

Фамилия образована по продуктивной для славянских земель модели с суффиксом -ск-, который изначально был показателем принадлежности к местности или владению. Окончание -ая выдает женскую форму. В русской традиции такие фамилии чаще всего получали дочери или жёны, но в официальных документах (например, в метрических книгах) женщина могла записываться именно так, по отцу или мужу, носившему фамилию Пидгайский.

Географически фамилия привязана к западноукраинским и польским землям. Населённые пункты с названием Подгай (или Пидгай) встречаются на Волыни, в Галиции, а также в Подкарпатском воеводстве Польши. Переселенцы, носившие эту фамилию, могли двигаться на восток, в центральные губернии Российской империи, и там фамилия фиксировалась уже в русском произношении — с ударением на второй слог.

С точки зрения словообразования любопытно, что исходная форма «Подгайский» в украинской среде дала стяжение «Пидгайский» — с заменой «о» на «и» под влиянием фонетики. Это отличает фамилию от более частых «Подгаевских» или «Подгорных». Встречаются и варианты написания через «д» — Подгайская, но Пидгайская — более редкий и локальный вариант, сохранивший украинскую огласовку.

Сословно носители фамилии чаще всего относились к крестьянству или мелкой шляхте (однодворцам), поскольку прозвище по месту жительства характерно для простых людей, а не для аристократии, владевшей землями. Гербов или знатных родов с такой фамилией в общероссийских дворянских родословных книгах не зафиксировано.