Фамилия Вилинская — это типичная фамилия-прилагательное, образованная по модели «-ский/-ская», которая в XIX веке стала массово использоваться в среде польской шляхты, мелкопоместного дворянства и духовенства на западнорусских землях. В отличие от простых крестьянских фамилий на «-ов» или «-ин», форма на «-ская» изначально несла оттенок принадлежности к более привилегированному сословию или указывала на владельческую связь с географическим объектом.

Основа фамилии — топоним Вилино или Вилин. Скорее всего, это название населённого пункта, которых на территории бывшей Речи Посполитой (современные Беларусь, Литва, Украина, восточная Польша) было немало. Корень «Вил-» может отсылать к реке Вилия (приток Немана) или к литовскому слову «vilnis» — волна. Встречаются деревни Вилино в Витебской и Минской областях, а также в Литве. Человек, переселившийся из такого места, получал прозвище «Вилинский», а его жена или дочь в документах записывались как Вилинская.

Есть и другая, менее очевидная версия: фамилия могла произойти от канонического имени Вилен или Виля — уменьшительной формы от Викентий, Виталий или даже Владимир. В этом случае суффикс «-ский» переосмысливал отчество в фамилию по сословной модели. Однако для такого происхождения более привычны суффиксы «-ов» или «-ин», поэтому версия с названием местности выглядит убедительнее.

В Российской империи фамилия Вилинская встречалась преимущественно в губерниях, входивших в Северо-Западный край: Виленской, Ковенской, Гродненской, Минской. Носительницы фамилии могли быть как дворянками (часто обедневшими, записанными в родословные книги), так и дочерьми священников униатского или православного обряда, поскольку духовенство также активно использовало «-ский» вариант.

Среди известных носительниц — украинская писательница Марко Вовчок (настоящее имя Мария Вилинская), чья фамилия подтверждает южнорусское бытование формы. В целом фамилия нередкая, но и не массовая — её география чётко привязана к историческим землям Великого княжества Литовского.