Фамилия Штахельская — редкая, и её разумнее всего рассматривать как женскую форму фамилии Штахельский. В русской традиции такие фамилии на -ский/-ская чаще всего указывают на географическое происхождение: их получали выходцы из населённого пункта с названием вроде Штахель, Штахели или Штахельск. Поиск в исторических картах и справочниках таких топонимов ничего не даёт — ни в России, ни в Польше, ни в Германии. Это значит, что название села или хутора, скорее всего, было мелким или исчезнувшим.

Основа фамилии — корень «штахель» — явно не славянского происхождения. Он легко читается как немецкое Stachel (колючка, шип, жало) или его производные. В немецком языке Stachel могло стать прозвищем колючего, язвительного человека или, что правдоподобнее, фамилией по профессии, связанной с изготовлением или использованием острых предметов: кузнеца, оружейника, сапожника (шило). Вариант Stachel — вполне реальная немецкая фамилия, зафиксированная в исторических документах. В славянской среде (польской, украинской, белорусской) её могли адаптировать, добавив суффикс -ский, чтобы указать на владельца или жителя «штахельского» места.

Есть и вторая, менее вероятная, но допустимая версия. В некоторых польских говорах слово «szlachta» (шляхта) могло искажаться в просторечии, но «штахель» к нему фонетически не близок. Поэтому версия с немецким корнем выглядит убедительнее.

Фамилия Штахельская — почти наверняка поздняя, дворянская или мещанская, так как фамилии на -ский в XVIII–XIX веках часто давали при получении личного дворянства или при переезде в город. Носительница этой фамилии могла быть женой или дочерью человека немецкого происхождения, который осел на территории бывшей Речи Посполитой (Польша, Западная Украина, Беларусь) и получил фамилию по месту жительства. Встретить Штахельскую сегодня можно скорее в западных областях России или у потомков эмигрантов из тех краёв.