Фамилия Собыленский — редкий случай, когда географическая основа почти наверняка перевешивает прозвищную. Это типичная «географическая» фамилия на -ский, которая указывает на то, что её первый носитель был выходцем из населённого пункта с корнем Собол- или Собыл-. Искать такой топоним стоит в западнорусских землях: на территории современных Смоленской, Брянской областей или Беларуси. Там встречаются деревни Соболево, Соболи, а также более редкое Собылино. Суффикс -енск- в фамилии — вариант форманта -ск-, характерный для прилагательных, образованных от названий на -ин- или -ын- (сравните: Марьино — Марьинский, но в народной речи могло звучать и как Марьенский). Соответственно, Собыленский — это человек из Собылина или Собыленок.

Корень «собол-» в русских фамилиях обычно связывают либо с пушным зверем (прозвище Соболь — ловкий, богатый или хитрый охотник), либо с личным нецерковным именем Соболь, которое в древности было распространено. Однако в случае Собыленского мы видим не просто основу «Собол-», а форму «Собыл-», что усиливает версию именно о топониме: название деревни могло произойти от прозвища или имени Собыл (диалектный вариант Соболя), а уже от названия села образовалась фамилия.

Словообразовательная модель проста: основа (Собыл-) + суффикс принадлежности (-енск-) + окончание (-ий). Такие фамилии в XVII–XIX веках часто получали дворяне, священники и мещане, чьи предки переезжали в другие места и записывались по месту прежнего жительства. Сословная принадлежность Собыленских могла быть разной — от однодворцев до духовенства, но без документов о конкретных носителях сказать точнее нельзя.

Интересная деталь: фамилия Собыленский почти не встречается за пределами России, а внутри страны её ареал — преимущественно центральные и северо-западные области. Это подтверждает её локальное происхождение: скорее всего, все Собыленские — потомки одной семьи из небольшой деревни, которая разошлась по стране в течение последних двух-трёх столетий.