Фамилия Вертелевская — типичный пример того, как географическое название превращается в фамилию дворянского или шляхетского образца. Её основа, суффикс и окончание указывают на то, что перед нами не случайное прозвище, а фамилия, образованная по польско-украинской модели от названия населённого пункта. Формант «-ский/-ская» (в женском роде) в восточнославянской ономастике — верный признак того, что предок носителя владел землёй или происходил из местности с таким именем. В данном случае это, скорее всего, село Вертелево или Вертелевка.

Корень фамилии — «вертел». В русских говорах «вертел» — это не только кухонный предмет для жарки мяса, но и название крутого поворота реки, излучины, а также оврага или извилистой дороги. В топонимике слово часто встречается в названиях деревень, стоящих на изгибе реки (например, Вертелево в Тверской области). Таким образом, первым носителем фамилии Вертелевский мог быть помещик, которому принадлежало такое имение, или выходец из села Вертелево, получивший фамилию при переезде в город. Женская форма Вертелевская закрепилась за дочерью или женой носителя мужской фамилии.

Интересно, что фамилия почти не встречается в центральных великорусских губерниях. Основной ареал её бытования — западные регионы: Беларусь, Украина, а также Польша (в форме Wertelewska/Wertelewski). В Российской империи такие фамилии часто носили представители мелкой шляхты, которая после разделов Речи Посполитой переходила в податные сословия, но сохраняла фамильную форму. Редкий суффикс «-евский» (а не более частый «-овский») указывает на то, что основа «Вертел» склонялась по мягкому типу, что типично для западных говоров.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Вертелов, Вертеленко, Вертилецкий) показывает, что Вертелевская стоит особняком: она не описывает профессию или внешность человека, а жёстко привязана к месту. Это делает её ценной для генеалогического поиска: если вы носите эту фамилию, стоит искать не прозвище предка, а конкретное село или усадьбу с корнем «вертел-» на картах XVIII–XIX веков, особенно на территории бывшего Великого княжества Литовского.