Фамилия Жолонская — редкий пример, где географический корень почти наверняка перевешивает прозвищный. Она образована по модели притяжательных прилагательных с суффиксом -ск-, указывающим на принадлежность к местности. В основе лежит топоним: название села, деревни или реки Жолонь или Жолона. Такие названия встречаются в бассейне Днепра и в восточной Польше. Если предки происходили из конкретного села Жолонь (например, в бывшей Гродненской губернии), то фамилия буквально означала «(выходец) из Жолони». Суффикс -ская — женская форма, закреплённая за дочерью или женой носителя мужского варианта Жолонский.

Слово жолонь в древнерусских говорах имело несколько значений. В одних диалектах так называли желудок или сычуг животного, в других — жёлчный пузырь. Прозвище Жолонь могли дать человеку с заметным животом или, наоборот, худому, «голодному». Однако для фамилии на -ский такой прозвищный корень менее типичен: обычно -ский образуют от названий мест, а не от личных черт. Поэтому версия с топонимом выглядит убедительнее.

Написание через «о» после «ж» (а не через «ё») закрепилось в русской орфографии, хотя в польском или белорусском варианте могло бы звучать как Żołoński. Фамилия остаётся штучной: в дореволюционных метрических книгах она встречается в основном в западных губерниях Российской империи, в частности в Могилёвской и Витебской. Носительницы фамилии Жолонская, скорее всего, происходят из мелкопоместной шляхты или зажиточных крестьян, получивших фамилию по названию своего хутора или имения.