Фамилия Вильневская — редкий случай в русском ономастиконе, потому что её основа звучит как готовая французская топонимика (Villeneuve — «новый город»), а суффикс -ск- указывает на польско-украинскую или русскую дворянскую модель образования. Скорее всего, перед нами фамилия, которую носили потомки выходцев из шляхты или польской знати, получившие её по названию имения или местечка. В Речи Посполитой было несколько поселений с корнем Вильнев (Вильнёв) — например, Вильнев на территории современной Беларуси или Украины. От названия такого поместья и образовали фамилию по типичной для польской аристократии схеме: топоним + -ский/-ская.

Менее вероятная, но допустимая версия — искусственное происхождение. В XIX веке, особенно после разделов Польши, некоторые обедневшие шляхтичи или даже крещёные евреи при смене сословия брали себе «красивые» фамилии, напоминающие о французской культуре. Вильневская могла появиться как знак претензии на благородство или как калька с реального польского герба. Однако в таком случае фамилия обычно писалась бы через «е» — Вильневская, а не через мягкий знак, который выдает польское произношение (ср. Вильнюс, Виленский).

Интересная деталь: суффикс -евск- (а не -овск-) указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный или «й». В русской традиции фамилии на -ский чаще всего закреплялись за духовенством или дворянством, но Вильневская явно не из семинарской среды — там охотнее брали названия от церковных праздников или латинских корней. Скорее всего, это фамилия польского шляхетского рода, который после разделов оказался на территории Российской империи и сохранил написание, близкое к оригиналу.

Географически фамилия встречается в основном на западе России, в Беларуси и на Украине, реже — в центральных областях. В дореволюционных метрических книгах Вильневские фигурируют как мещане или однодворцы, что подтверждает: к моменту фиксации фамилии её носители уже не входили в высшую аристократию, но держались за память о дворянском происхождении.