Фамилия Вильтовская — женская форма, образованная по типичной для польских и западнорусских земель модели. Мужской вариант — Вильтовский. Суффикс -ский указывает на дворянское или шляхетское происхождение, но в XIX веке такие фамилии активно усваивались и крестьянами, и мещанами, особенно на территории бывшей Речи Посполитой. Это не отчество и не прозвище по профессии — это фамилия-прилагательное, которая чаще всего означала «связанный с местом» или «происходящий от».

Корень Вильт- скорее всего восходит к географическому названию. В Польше и на западе современной Украины и Беларуси встречаются топонимы Вильтов, Вильтово, Вильтовице. Основа могла произойти от личного имени Вильт — сокращённой формы от Вильгельм (немецкое Wilhelm, через польское Wilk или Wilczek), но это менее вероятно. Другая версия — связь с польским wilk («волк»), но тогда форма была бы Вильковская. Фамилия Вильтовская — редкая, не встречается в массовых списках распространённых русских фамилий, что подтверждает её локальный, возможно, шляхетский характер.

Искать предков Вильтовских стоит в документах Волынской, Гродненской или Минской губерний, а также в метрических книгах католических и униатских приходов. Если фамилия действительно дворянская, её носители могли быть внесены в родословные книги по «разбору шляхты» середины XIX века. В польской ономастике фамилии на -овский нередко указывали на владение землёй — «из Вильтова», то есть предок был помещиком или арендатором небольшого имения.

В русском контексте фамилия могла быть искусственно создана в духовном сословии: семинаристам нередко давали фамилии по названию села или по латинизированной основе. Но для Вильтовской это маловероятно — слишком «польский» суффикс и корень, нехарактерные для великорусских семинарских традиций. Скорее всего, перед нами фамилия-топоним, сохранившая память о конкретном месте на западных окраинах империи.