Фамилия Вильхивская — это женская форма фамилии Вильхивский, которая образована по польско-украинской модели с суффиксом -ский/-ская. Такое окончание указывает на дворянское или шляхетское происхождение, особенно в западных регионах бывшей Речи Посполитой. Однако носителями фамилии могли быть и крестьяне, получившие фамилию по названию места, где жили.

Основа фамилии — «Вильхив» (или «Вільхів»). Скорее всего, это топоним: в Украине есть несколько сел с названием Вильхивка, Вильховое, Вильховец. Корень «вільха» (ольха) указывает на место, где росло много ольхи. Таким образом, фамилия означает «выходец из села Вильхив» или «тот, кто живет у ольховой рощи». Фонетический вариант «Вильхивский» вместо «Ольховский» характерен для украинского произношения, где «о» в закрытых слогах переходит в «і».

Если рассматривать альтернативную версию, фамилия могла произойти от прозвища Вильха (Ольха) — так могли назвать человека с рыжеватыми волосами (ольха имеет красноватую кору) или того, кто обрабатывал ольховую древесину. Но топонимическая версия надёжнее: в польской ономастике фамилии на -ский/-ская почти всегда привязаны к названию населённого пункта.

Встречаемость фамилии невысока. Основные носители сосредоточены на западе Украины (Волынь, Ровенская область) и в Польше, где фамилия писалась как Wilchowska или Wilchowska. В России фамилия редкая и, вероятно, попала туда в результате миграций XX века.