Фамилия Ярмольская — женская форма фамилии Ярмольский. Её основа — прозвище или нецерковное имя Ярмола, которое является просторечной формой крестильного имени Ермолай. В славянской народной традиции имя Ермолай (от греческого «глашатай народа») сокращалось до Ярмолы, где начальное «я» возникло под влиянием акающего произношения. Таким образом, носительница фамилии Ярмольская — потомок человека, которого в быту звали Ярмолой.

Суффикс -ск- в фамилии Ярмольский указывает на её происхождение от названия местности. Скорее всего, предок владел или жил в населённом пункте с корнем Ярмол- (например, деревня Ярмоличи или Ярмоловка). Такие фамилии на -ский/-ская были характерны для шляхты и духовенства, но в XIX веке их активно давали и крестьянам, переселённым из одной губернии в другую, — по старому месту жительства. В отличие от типичных крестьянских фамилий на -ов/-ин, эта указывала не на отца, а на географическую привязку.

В польской ономастике существует аналогичная фамилия Jarmolska, записанная в документах Речи Посполитой. Если предки Ярмольских происходили с западнорусских земель (Белоруссия, Украина), то фамилия могла закрепиться за семьёй, выехавшей из села Ярмолинцы (такое есть в Хмельницкой области). Впрочем, без генеалогического исследования точную локацию установить трудно: корень Ярмол- встречается в топонимах нескольких регионов.

С точки зрения словообразования, Ярмольская стоит в ряду фамилий вроде Ермольский, Ярмолинский, Ермолинский. Все они восходят к одному источнику — имени Ермолай, но разошлись из-за диалектных особенностей и разного оформления суффиксами. Модель на -ская — одна из самых древних в русской фамильной системе, но для недворянского сословия она стала массовой только в XIX веке, после отмены крепостного права.