Фамилия Провальские принадлежит к старинному типу славянских фамилий, образованных от географических названий с помощью суффикса -ск-. Такие фамилии изначально указывали на местность, откуда человек был родом, и в старину их носили преимущественно дворяне и духовенство. Основой для фамилии послужило название населённого пункта — Провалье, Проваль, Провалы или подобное. Такие топонимы встречаются в разных славянских землях; в России, например, известны хутора и сёла с корнем «проваль-» на юге, в степных областях, где слово «провалье» означало овраг, пропасть или провал в земле. Человек, переселившийся из такого места, получал прозвание Провальский, которое закреплялось за его потомками.

Слово «провал» в славянских говорах имело несколько значений. Чаще всего так называли углубление в земле, яму, обрыв или овраг, образовавшийся от обвала почвы. В переносном смысле провальем могли называть глухое, труднодоступное место, затерянное среди холмов. Таким образом, первый носитель фамилии, скорее всего, жил в селении, стоявшем у глубокого оврага или в низине, что и отразилось в его прозвище. Модель образования фамилий от названий мест с суффиксом -ский была особенно распространена в Польше, на Украине, в Белоруссии и в западных русских землях, откуда эта традиция распространилась и на восток.

В польской ономастике фамилия Prowalski встречается в документах с XVII века, и там она также связана с топонимами. В русских же документах фамилия Провальские фиксируется в среде служилого дворянства и казачества: люди, носившие её, могли владеть землёй при селе Провалье или происходить из казачьих станиц, расположенных в балках и оврагах. В казачьей среде прозвища, данные по месту жительства, были особенно устойчивы, поскольку станицы часто называли по природным приметам местности.

Нельзя исключать и другую, более редкую версию происхождения — от личного прозвища Провал, которое могли дать человеку с провалившимся носом, впалой грудью или просто неудачливому, «пропащему» человеку. Однако эта гипотеза менее убедительна: суффикс -ский в сочетании с такой основой почти всегда указывает именно на территориальную принадлежность, а не на личные качества. В пользу топонимической версии говорит и то, что однокоренные фамилии — Провалов, Провалин — встречаются реже и образованы по другой модели, тогда как Провальские чётко вписываются в ряд фамилий на -ский, таких как Запольский, Озерский, Луговский.

Сегодня фамилия Провальские остаётся редкой. Её носители живут в основном в России и на Украине, и для каждой отдельной семьи окончательное выяснение родословной требует обращения к архивным документам: писцовым книгам, ревизским сказкам и метрическим записям. Тем не менее уже сам разбор фамилии даёт ясную картину: предки Провальских жили у оврага или провалья, и их фамилия — не случайный набор звуков, а сохранившаяся метка той земли, с которой они начинали свой род.