Фамилия Вихлянская — женская форма фамилии Вихлянский, и её разумнее разбирать через мужской вариант. В основе лежит прозвище или мирское имя Вихляй. Слово «вихлять» в русских говорах означает «шататься, ходить вразвалку, кривляться, уклоняться от прямого пути». Так могли прозвать человека с неровной, раскачивающейся походкой или того, кто отличался уклончивым, нерешительным характером. В словаре Даля зафиксировано также слово «вихлявый» — вялый, разболтанный, а в рязанских и тамбовских говорах «вихляй» — это ещё и овод, слепень, но вряд ли прозвище пошло от насекомого.

Суффикс -ск- в фамилии Вихлянский (а не типичные -ов или -ин) указывает на дворянское или шляхетское происхождение, либо на образование от географического названия. В этом случае Вихлянский — это «тот, кто родом из Вихлян». Действительно, есть деревня Вихлянка в Смоленской области (Глинковский район) и хутор Вихлянский в Волгоградской области. Если предки происходили из такого места, фамилию дали по местности — как ответ на вопрос «откуда ты?». Вторая версия: в польско-литовской традиции фамилии на -ский часто получали мелкие шляхтичи, владевшие землёй, и Вихлянский мог означать «владелец Вихлян» (усадьбы или хутора).

Сословно фамилия неоднородна. В Российской империи Вихлянские встречались и в купечестве, и в духовенстве, и среди однодворцев. Например, в документах XIX века есть запись о крестьянине-однодворце Вихлянском из Тамбовской губернии — это говорит о том, что фамилия не была исключительно дворянской, хотя суффикс -ский мог ввести в заблуждение.

Сегодня фамилия редкая. Если искать её корни, стоит обратить внимание на западные области России (Смоленщина, Брянщина) и на юг (Волгоградская область). В написании возможна путаница с Вихлянцевыми (от «вихлянец» — тот же корень) или Вихляевыми, но Вихлянская стоит особняком из-за суффикса, который выдаёт либо топонимическое, либо польско-шляхетское происхождение.