Фамилия Вилчинская — женская форма от Вилчинский, типичная для польской и западнорусской традиции. Её основа — топоним Вилчин, Вилчино или Вильчин, которых в Польше, Беларуси и на Украине несколько десятков. Названия этих деревень и хуторов восходят к слову «вилк» (польск. wilk — волк) или к имени Вилч, Вильк — прозвищу человека, похожего на волка или связанного с этим зверем. Таким образом, фамилия указывает на выходца из места, где водились волки, или на потомка человека с прозвищем Волк.

Суффикс -ский (-ская) в этой фамилии — не просто патронимический, а прежде всего территориальный. В Речи Посполитой такие фамилии чаще всего получали шляхтичи, владевшие имением с названием на -ин, -ино, -ичи. Вилчинский (и Вилчинская) — типичная «дворянская» фамилия по модели, описанной в работах Б. Унбегауна: землевладелец из Вилчина становился Вилчинским. Однако с XIX века, после отмены крепостного права, фамилию могли дать и бывшим крестьянам, переселившимся из той же деревни.

Корень «вилк» (волк) дал целое гнездо родственных фамилий: Вилков, Вилковский, Вильчинский, Вилчук. Вилчинская отличается от них именно суффиксом -ин- (в основе топонима) и окончанием -ская, что сразу выдаёт её географическое происхождение. Если носительницы фамилии родом из восточной Польши или западной Беларуси, есть большая вероятность, что её предки были мелкой шляхтой (застянковой, то есть жившей в отдельных хуторах). Если же из центральной России — скорее всего, фамилия пришла с запада вместе с переселенцами или в результате полонизации русских земель.

Написание через «и» (Вилчинская) — самый распространённый вариант, но в старых метриках можно встретить и Вильчинская (с мягким знаком), что ближе к польскому произношению. В любом случае, фамилия не редкая, но и не массовая: она чётко привязана к конкретному ареалу — бывшим землям Великого княжества Литовского.