Фамилия Вильямовский — редкий случай, когда русская фамилия образована от западноевропейского имени, но по русской словообразовательной модели. Её основа — имя Вильям (William), которое в русском языке закрепилось как Вильям или Вильгельм. Суффикс -овск- с окончанием -ий указывает на то, что фамилия относится к типу «польских» или «шляхетских»: так чаще всего образовывали фамилии по названию поместья или по имени отца в дворянской среде Речи Посполитой.

Скорее всего, первый носитель фамилии получил её не как крестьянское прозвище, а как указание на принадлежность к человеку по имени Вильям. В польско-литовской традиции суффикс -owski присоединяли к основе, чтобы сказать «сын такого-то» или «владелец такого-то имения». Если бы фамилия возникла в великорусской среде, она, скорее всего, звучала бы как Вильямов. Форма на -ский выдает либо шляхетское происхождение, либо позднее искусственное образование — например, в духовных училищах, где семинаристам нередко давали фамилии по латинским или иностранным именам.

Интересная деталь: имя Вильям стало входить в обиход в России не раньше XVIII века, в эпоху петровских реформ и усиления западного влияния. До этого в православных святцах его не было. Поэтому Вильямовские — фамилия сравнительно поздняя, не старше середины XVIII столетия. Встретить её можно в западных губерниях Российской империи, особенно на территории современной Беларуси и Украины, где польская фамильная модель была распространена. В центральной России эта фамилия единична.

Однокоренные варианты — Вильямов, Вильямсон — встречаются чаще и имеют другое происхождение (прямое отчество или англизированная форма). Вильямовский же стоит особняком: это не калька с английского, а местное, восточноевропейское образование, в котором чужое имя «причесали» под местный дворянский стандарт.