Фамилия Тарнавецкая — женская форма фамилии Тарнавецкий, и её разумнее рассматривать в паре с мужским вариантом, поскольку именно от него образована женская. Основа фамилии — топоним Тарнава или Тарнавец. На географической карте Восточной Европы таких названий несколько: есть село Тарнава в Хмельницкой области Украины, деревня Тарнава в Польше, а также Тарнавец — населённый пункт в Ивано-Франковской области. Все они восходят к польскому или украинскому слову «тарнава», которое означает заросли тёрна, колючего кустарника. То есть предок носителя фамилии мог происходить из места, где росло много тёрна, или же само поселение назвали по этому признаку.

Суффикс -ец в основе указывает на то, что исходный топоним имел уменьшительную или принадлежностную форму: Тарнавец — это «маленькая Тарнава» или «поселение у тёрна». А окончание -ский (в мужском варианте -цкий) — типичный для польской и западнорусской традиции суффикс, который в фамилиях означал «из такого-то места» или «владеющий чем-то». Таким образом, Тарнавецкий — это «тот, кто из Тарнавца» или «владелец земель у Тарнавца». Женская форма Тарнавецкая появилась естественным путём: в русском и украинском языках фамилии на -ский/-цкая склоняются по правилам прилагательных, и дочь или жена Тарнавецкого получала фамилию Тарнавецкая.

Сословная принадлежность у этой фамилии неоднозначна. В Речи Посполитой фамилии на -ский носили в основном шляхта, но со временем эта модель распространилась и среди крестьян, особенно после отмены крепостного права. Поэтому предки Тарнавецких могли быть как мелкими землевладельцами, так и крестьянами, получившими фамилию по месту жительства. Поскольку топоним Тарнава встречается в западноукраинских и польских землях, фамилия имеет чёткую географическую привязку к Волыни, Подолью или Галиции.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Терновский, Тернавский — показывает, что все они образованы от одного корня, но с разными диалектными вариантами. «Тарнава» — это полонизированная или украинская форма, тогда как «терн» — русская. Фамилия Тарнавецкая, таким образом, сохранила более архаичное звучание, близкое к польскому языку, что может указывать на её западнославянские корни или на долгое проживание носителей на территории, где польский язык оказывал влияние на местные говоры.