Фамилия Выжелевская — это женская форма фамилии Выжелевский, а та, в свою очередь, образована от географического названия. В основе лежит польский или западнорусский топоним типа Выжелев, Выжелево или Выжели. Такие названия нередко встречаются в Беларуси и восточной Польше, где есть несколько деревень с похожими корнями (например, Выжолы или Выжги). Суффикс -евск-/-овск- — типичный для шляхетских фамилий Речи Посполитой, он указывает на принадлежность к владельческому поместью или родовому гнезду.

Корень «выж-» в славянских языках многозначен. Самая прямая версия — от глагола «выжигать»: выжелевский могло означать «тот, кто живёт на выжженном месте» (подсечно-огневое земледелие или место после лесного пожара). Менее очевидный вариант — от польского «wyż» (высота, возвышенность). Тогда Выжелевский — «живущий на возвышенности». Третья, совсем редкая гипотеза — связь с диалектным «выжол» (выдра или норка), но для фамилии такое прозвище маловероятно.

По сословной принадлежности носители фамилии Выжелевский/Выжелевская чаще всего относились к мелкой шляхте или однодворцам на землях современной Беларуси и Украины. В метрических книгах XIX века фамилия встречается в Гродненской и Минской губерниях, реже — в Волынской. В польском написании фамилия выглядит как Wyżelowski или Wyżelowska, что подтверждает её происхождение от названия урочища, а не от ремесла.

С точки зрения словообразования фамилия прозрачна: основа Выжел- + суффикс -евск- (указывает на принадлежность к местности) + окончание -ая (женский род). Мужская форма — Выжелевский — склоняется по образцу прилагательных, женская — по тому же образцу, но с окончанием -ая. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Выжéлевская, хотя в некоторых говорах возможно смещение на третий.