Фамилия Зеленогорский образована от географического названия. В основе лежит словосочетание «зелёная гора» или «Зелёные Горы». Таких топонимов в России и сопредельных славянских землях немало: Зеленогорск (под Санкт-Петербургом и в Красноярском крае), Зелёная Гора (деревни в Псковской, Смоленской областях, на Украине). Носитель фамилии — выходец из одного из этих мест.

Суффикс -ск- указывает на типичную модель образования фамилий у дворянства и духовенства. В XVIII–XIX веках семинаристы нередко получали фамилии по названиям монастырей, сёл или приходов. Если предок был священником, ему могли дать фамилию Зеленогорский при поступлении в семинарию — по месту служения или по красивому, «благозвучному» названию. Однако фамилия могла возникнуть и светским путём: помещик или крестьянин, переселившийся из деревни Зелёная Гора, получал прозвание Зеленогорский, которое затем закреплялось за потомками.

Фамилия встречается в разных сословиях, но её окончание на -ский чаще встречалось у духовенства и шляхты. В Речи Посполитой такие фамилии были распространены среди польской и украинской знати, поэтому возможна и западнорусская ветвь происхождения.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые образуются от имени или прозвища отца, Зеленогорский сразу указывает на местность. Это делает её более прозрачной для этимологии, но менее однозначной: названий Зелёная Гора много, и точно определить, откуда именно пошёл род, можно только по архивным записям.

Сравните с однокоренными фамилиями: Зеленогорцев, Зеленогоров, Зеленогорских. Последняя (на -их) типична для северных и сибирских говоров, а Зеленогорский — для центральных и западных регионов.