Фамилия Тирновська — это женская форма украинской или польской фамилии Тирновський. В русской традиции она могла закрепиться в результате миграций или полонизации документальных записей. Основа фамилии — топоним Тирново или Тирнова. Так назывались и называются несколько населённых пунктов в Украине, Польше и Болгарии (известный город Велико-Тырново в болгарском варианте звучит как Тирново). Вероятнее всего, предок носительницы фамилии происходил из села или местечка с таким названием, а суффикс -ськ- (-ск-) указывает на принадлежность к этому месту: «тот, кто из Тирнова».

Суффикс -ськ- в украинском языке — один из самых распространённых для формирования фамилий дворянского или шляхетского происхождения, но в народной среде он тоже бытовал, обозначая просто выходца из конкретной местности. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев или -ин, которые чаще образовывались от прозвищ или отчества, фамилии на -ський в Украине и Польше часто давали крестьянам при реформах XIX века по названию их родного села. Так что Тирновська могла быть и фамилией сельской, а не обязательно аристократической.

В написании через «о» (Тирновська, а не Тырновская) видна украинская фонетика: в украинском языке на месте древнерусского «ы» часто пишется «и», а вот «о» в корне сохраняется. В русском языке та же основа превратилась бы в Тырновская. Разница в одной букве может указывать на регион, где фамилию записали: если документы велись на украинском или польском языке, закрепилось «Тирновська».

Однокоренные фамилии — Тирнов, Тирновский, Тырнов, Тырновский. Встречаются они в основном в западных областях Украины (Волынь, Подолье) и в Польше (Подляшье). Поскольку фамилия не слишком распространена, её носители, скорее всего, имеют общих предков из одного географического гнезда, а не разрозненные линии.