Фамилия Вилижинская — редкий пример фамилии, где на стыке основы и суффикса произошло фонетическое упрощение, которое скрыло первоначальное прозвище. Женская форма на -ская указывает на дворянское или польско-шляхетское происхождение, но мужской вариант — Вилижинский — мог принадлежать и выходцам из духовенства. Однако главная загадка кроется в корне «вилиж-».

Скорее всего, в основе лежит прозвище Вилига (или Велига), которое в старых русских говорах означало «неповоротливый, медлительный человек». Слово «вилиться» в некоторых диалектах значило «медлить, мешкать». От прозвища сначала образовалась форма Вилигин (с суффиксом -ин, обозначающим принадлежность: «сын Вилиги»), а затем, под влиянием моды на фамилии с -ский у польской шляхты, её переделали в Вилижинский. Переход «г» в «ж» перед суффиксом — закономерное чередование (сравните: благо — блаженный, дорога — дорожный). Получается, что Вилижинские — это потомки некоего Вилиги, которого прозвали так за неторопливость.

Есть и менее вероятная версия, связывающая фамилию с топонимом. В Польше и западной Беларуси встречаются названия деревень Вилиги (от имени Вилига — сокращённой формы от Велеслав или Венцеслав). Если предки владели такой землёй или жили там, то фамилия могла возникнуть как «прибывший из Вилиг». Но в этом случае ожидалась бы форма Вилижский, без промежуточного «ин», — поэтому версия с прозвищем выглядит убедительнее.

В написании фамилии встречается вариант «Вележинская» — это результат аканья (произношения «и» как «е» в безударном слоге) и последующей орфографической ошибки при записи в документах. Такие разночтения типичны для фамилий, которые долго бытовали в устной речи среди крестьян или мелкой шляхты, прежде чем их зафиксировали на бумаге.