Фамилия Жемелинская — яркий пример того, как польская или западнорусская модель образования фамилий «на -ский» закрепилась за прозвищем, связанным с внешностью или характером человека. Вопреки первому впечатлению, корень здесь не имеет отношения к драгоценностям. Основа «жемел-» восходит к украинскому или польскому слову «жемела» (вариант — «джмела»), что значит «шмель». В диалектах так могли называть толстого, неуклюжего человека или, наоборот, того, кто постоянно гудит и суетится. Суффикс -ин- в основе — притяжательный (как в фамилиях Жемелин, Жемелов), то есть прозвище Жемела принадлежало конкретному предку, а окончание -ский уже добавили при оформлении фамилии по шляхетскому или церковному образцу.

Географически фамилия тяготеет к западу: её носители чаще всего встречаются на территории бывшей Речи Посполитой — в Беларуси, на западе Украины и в восточной Польше. Там фамилии на -ский были массовыми не только у дворян, но и у крестьян, получавших «панские» окончания при переписях. Поэтому Жемелинская — не обязательно знатный род; скорее, фамилия человека, чей предок получил прозвище от насекомого.

В русском языке фамилия звучит необычно из-за сочетания мягкого «ж» и редкого корня. Ошибка в написании — «Жимелинская» — встречается часто, так как безударное «е» слышится как «и». В отличие от фамилий с прозрачной этимологией (например, Пчелкин или Осипов), Жемелинская сохраняет загадку: неясно, было ли прозвище дано за сходство со шмелем или за назойливый нрав. Единственное, что можно утверждать точно: происхождение фамилии — народное, без книжных и церковных корней.