Фамилия Варновской — это женская форма, а её мужской вариант — Варновский. Такая модель указывает на типично польское или западнорусское (шляхетское) происхождение: суффикс -ский/-цкий в мужском роде был знаком принадлежности к земле или роду, а в XVIII–XIX веках закрепился как дворянский маркер. Однако носителями этой фамилии могли быть не только потомки знати, но и крестьяне, получившие фамилию по названию места жительства — от поместья или деревни.

Основа «Варнов-» скорее всего восходит к географическому названию. В Польше и на западе современной Беларуси есть несколько населённых пунктов с корнем Варн-: Варново, Варнава. Само слово может быть связано с личным именем Варнава (от арамейского «сын утешения»), которое через церковные календари попало в славянскую среду. Менее вероятна, но возможна связь с немецким топонимом Варнов (река в Мекленбурге) — если предки были переселенцами из Прибалтики или Пруссии.

В России фамилия Варновский встречается редко, в основном в центральных областях и на юге, куда в XIX веке перемещались обедневшие польские дворяне и однодворцы. Поскольку форма «Варновской» — это родительный или предложный падеж женской фамилии (в документах: «выдано Варновской Анне»), в быту её часто путали с именительным падежом, и за женщинами закреплялось написание «Варновская».

Если отталкиваться от прозвищной версии, то «Варна» в южнорусских говорах могло означать «ворчун» или «брюзга», но это скорее исключение, чем правило. Основной путь возникновения фамилии — топонимический: предок получил фамилию по названию имения или местечка, где жил или которым владел.