Фамилия Желобецкая — женская форма фамилии Желобецкий. Если отбросить типичный для восточнославянских фамилий суффикс -ск-, остаётся основа «Желобец». Это не что иное, как уменьшительная форма от слова «жёлоб»: так в старину называли небольшой желобок, канавку или ложбину. Прозвище Желобец мог получить человек, живший у оврага или низины, либо мастер, делавший деревянные жёлобы для стока воды — ремесленник, чья работа была связана с выдалбливанием или строганием таких деталей.

Фамилия образована по продуктивной модели на -ский/-цкий, которая в XVI–XIX веках была особенно популярна среди польской шляхты, а затем и у русских дворян, духовенства и выходцев из Западной Руси. Желобецкие, скорее всего, происходят из западнорусских или польских земель, где слово «жолоб» (żłób) и его производные были в ходу. В отличие от фамилий на -ов/-ин, которые часто закреплялись за крестьянами, окончание -ский указывает на более высокий социальный статус предка: либо на владение землёй, либо на принадлежность к служилому сословию.

Стоит отметить, что в русских говорах слово «желобец» имело и переносное значение — так могли назвать ворчливого или сварливого человека (от глагола «желобить» — бранить, корить). Однако эта версия менее вероятна: прозвища по характеру редко становились основой для фамилий на -ский, которые тяготеют к топонимическому или профессиональному значению.

Встречается и вариант написания с буквой «о» — Жолобецкая, что отражает акающее произношение или польское влияние. В целом фамилия редкая, её носители в основном сосредоточены в западных областях России, на Украине и в Беларуси.