Фамилия Землянская, как и её мужской вариант Землянский, чаще всего связывают с городом Землянск Воронежской губернии. Эта версия — основная и самая правдоподобная: предок получил фамилию по месту жительства или рождения. Землянск начинался как село, но в XVII веке стал крепостью. Укрепление строили основательно: внутри вырыли глубокий колодец с запасом пресной воды и пробили 60-метровый подземный ход к речке — на случай осады. Герб города, утверждённый в 1781 году, изображает пять летящих перепелок в золотом поле. Выходцы из этих мест и стали Землянскими.

Однако есть и вторая версия, более бытовая. Фамилия могла произойти от прозвища Земляной или Землянский, которое давали человеку, жившему в землянке. Такое жильё было распространено среди беднейших слоёв населения, особенно в южных и степных районах. В этом случае прозвище указывало не на географию, а на социальное положение и условия жизни предка. Третье возможное объяснение — прозвище Земляной для крестьянина-земледельца, прочно связанного с землёй как источником жизни. Все три версии имеют право на существование, но топонимическая (от города Землянск) выглядит убедительнее, поскольку суффикс -ск- в фамилии типичен именно для «географических» фамилий дворянского или мещанского происхождения.

В документах фамилия встречается с XIX века. В Памятных книгах разных губерний упоминаются носители: в Книге памяти Ленинградской области — Землянский Александр Николаевич (1874 г. р.), в Амурской — Землянский Александр Филиппович (1899 г. р.) из села Ивановка, в Оренбургской — Землянский Андрей Михайлович (1885 г. р.) из Оренбурга. Известный представитель — Владимир Васильевич Землянский (1906–1942), лётчик-штурмовик, Герой Советского Союза.