Фамилия Пятинская звучит как типичная «географическая» фамилия, образованная от названия населенного пункта. В основе лежит топоним Пятино — таких деревень и сел в России десятки, особенно в центральных областях. Суффикс -ск- указывает на связь с местом: Пятинский — тот, кто родом из Пятина, а Пятинская — женская форма. В дворянской среде такие фамилии часто закреплялись за теми, кто владел землей в этом селе, но в крестьянской среде они могли появиться, когда целая семья переселялась в город и записывалась по месту прежнего жительства.

Само название Пятино, скорее всего, происходит от неканонического имени или прозвища Пятый. В русской традиции так называли пятого ребенка в семье, и это имя было распространено в XV–XVII веках. В старинных документах встречаются крестьяне Пятые, Пятины, Пятаковы — все они восходят к числовому прозвищу. Менее вероятна, но возможна связь с ремеслом: «пятить» в некоторых говорах означало пятиться, отступать, и прозвище могли дать нерешительному человеку.

С точки зрения словообразования фамилия Пятинская стоит в одном ряду с такими, как Тверская, Ржевская, Серпуховская, но отличается тем, что её основа не связана с крупным городом, а с рядовой деревней. Это указывает на местное, провинциальное происхождение. В дореволюционных метрических книгах Пятинские чаще всего встречаются в Тверской, Ярославской и Костромской губерниях — именно там больше всего топонимов Пятино.

Форма Пятинская — женская, и в современном употреблении она может принадлежать женщине, но исторически так записывали и дочерей, и вдов, и жен. Мужской вариант — Пятинский. Встречается также вариант Пятинский с ударением на первый слог, что характерно для северных говоров. В целом фамилия редкая, не входит в сотни самых распространенных, но имеет прозрачную и однозначную этимологию — от имени Пятый через название деревни.