Фамилия Виталинская — редкая, и её разговор стоит начать не с корня, а с окончания. Суффикс -ск- и окончание -ая выдают в ней типичную дворянскую или польско-шляхетскую модель. В русской традиции фамилии на -ский/-ской долгое время оставались привилегией знати, духовенства или выходцев из Западной Руси. Виталинская, скорее всего, происходит от географического названия — села, местечка или усадьбы с корнем «Виталин-» (например, Виталино, Виталин). Такие топонимы могли возникнуть от имени владельца: мужское имя Виталий (от латинского vitalis — «жизненный, полный жизни») в уменьшительной форме Виталя или Виталин дало название поселению, а затем и фамилии его обитателей.

Версия о происхождении напрямую от имени Виталий без географической привязки менее вероятна. Фамилии на -инский (а не -ин) обычно образуются от названий мест, а не от личных имён. Если бы предка звали просто Виталий, его потомки скорее получили бы фамилию Виталиев или Витальев. Поэтому Виталинская почти наверняка указывает на то, что родоначальник был помещиком или крестьянином из деревни с таким названием. В польской ономастике модель на -инский (с ударением на втором слоге) встречается часто и нередко связана с гербовыми шляхетскими родами, хотя без конкретных записей судить о принадлежности к дворянству сложно.

Встречаемость фамилии крайне низкая. В современных базах данных и телефонных справочниках Виталинская фиксируется единично, в основном в центральных регионах России и на Украине. Это говорит о том, что род мог быть малочисленным или угасшим. С точки зрения ударения, наиболее логично ставить его на второй слог — Вита́линская, хотя в устной речи возможны варианты.

Таким образом, фамилия Виталинская — это классический пример «топонимической» фамилии, образованной от названия населённого пункта, связанного с именем Виталий. Её носители, скорее всего, вели происхождение из одного конкретного места, а не из широкого круга однофамильцев.