Фамилия Землянских стоит в ряду так называемых «географических» фамилий, но с редким окончанием. Если большинство фамилий на -ских (Успенский, Троицкий) образованы от названий церквей или сел, то Землянских — это форма родительного падежа множественного числа, характерная для северных и сибирских говоров. Вопрос «чей?» давал ответ «Землянских»: из семьи Землянских, то есть тех, кто родом из Землянска или Земляного.

Основа фамилии — топоним Землянск. Это уездный город Воронежской губернии (сейчас село Землянск). Название пошло от речки Землянки или от земляных укреплений — «земляной город». Жителей такого места называли землянцами, а выходцев — «землянские». В документах XVII–XVIII веков встречаются записи: «Землянские дети боярские», «землянский казак». Фамилия закрепилась, когда крестьяне и служилые люди перемещались в другие губернии, и их прозывали по месту прежнего жительства.

Вторая версия, менее вероятная, — прозвище Землянка. Так могли назвать человека, жившего в землянке, либо крестьянина, чей дом был крыт землей. Но в пользу топонимического происхождения говорит суффикс -ск-: фамилии от прозвищ обычно образуются через -ов/-ев (Землянков). Форма Землянских характерна именно для переселенческих фамилий, когда за новоселом закрепляли указание на «откуда родом».

Написание через окончание -их/ых (Землянских, а не Землянский) — это северорусская и сибирская традиция. В центральных областях сказали бы «Землянский», а в Архангельской, Вятской, Пермской губерниях говорили «Землянских». Фамилия встречается в Курской, Воронежской областях, а также за Уралом, куда переселенцы уходили в XVIII–XIX веках.

Сословно предки могли быть однодворцами (государственными крестьянами из бывших служилых людей) или казаками. Землянск долго был сторожевой крепостью, и его население составляли «землянские дети боярские» и стрельцы. Так что носитель фамилии Землянских с высокой вероятностью происходит из служилого сословия южной окраины Московского государства, а не из крепостных крестьян.