Фамилия Тресвятская — редкий случай, когда происхождение фамилии напрямую указывает на церковь, в которой служил предок. Она образована от названия храма Трёх Святителей (или Трёх Святых) — Василия Великого, Григория Богослова и Иоанна Златоуста. Каждый из них в своё время был епархиальным архиереем, но их духовное влияние вышло далеко за пределы собственных епархий, за что церковь признала их великими тружениками на своей ниве.

Модель образования здесь та же, что и у множества «церковных» фамилий: священник, служивший в храме Трёх Святителей, получал фамилию Тресвятский, а его дети и жена становились Тресвятскими (женский род) или Тресвятскими (множественное число). Такой способ словообразования — от названия прихода, а не от имени или прозвища — типичен для духовного сословия XVIII–XIX веков, когда семинаристам массово присваивали фамилии по месту службы или учёбы.

Любопытно сравнение с фамилией Розов. От нарицательного «роза» возникла фамилия Розов, а не Розин, хотя по правилам русского языка суффикс -ов присоединяется к словам мужского рода. Это показывает, что при формировании фамилий действовала не столько грамматика, сколько привычка и случайность. Точно так же и Тресвятская могла бы звучать иначе — например, Трёхсвятская, — но закрепился именно этот, более простой в произношении вариант.

Процесс формирования фамилий был длительным, поэтому точно определить время и место происхождения рода Тресвятских можно лишь на основании серьёзных генеалогических исследований. Однако уже сам корень фамилии говорит о том, что предки носителей этой фамилии были связаны с православной церковью — скорее всего, служили священниками или причетниками при храме, посвящённом трём великим святителям.