Фамилия Змиевская — типичный пример «топонимической» фамилии, то есть образованной от названия местности. Её основа — Змиево. Такое имя носили и носят десятки сел, деревень и хуторов по всей России: в Московской, Орловской, Тверской, Тульской, Нижегородской и других областях. Предок, получивший фамилию Змиевская, скорее всего, был выходцем из одного из этих поселений или владел землей в тех краях.

Суффикс -ск- указывает на принадлежность к месту: Змиевский — тот, кто родом из Змиева. Такая модель образования фамилий была особенно распространена среди дворянства и духовенства в XVII–XIX веках. Поэтому среди носителей фамилии могли быть как священники, получившие фамилию при поступлении в семинарию по названию своего прихода, так и помещики, чей род происходил из села Змиево.

Существует и другая версия происхождения, хотя она менее правдоподобна. Согласно ей, в основе лежит не топоним, а древнее славянское охранительное имя Змея. Такие имена давали детям, чтобы уберечь их от злых сил: считалось, что «плохое» имя отпугнет нечисть. Чередование е/и (Змея — Змиевская) объясняется влиянием так называемых икающих говоров, где звук «е» в безударной позиции произносится как «и». Однако для фамилий на -ский связь с конкретным географическим объектом — более естественное и частое объяснение, чем прозвище от животного.

Однокоренные фамилии — Змиев, Змеев, Змиевский — встречаются реже, чем можно было бы предположить, учитывая распространенность топонимов. Это делает фамилию Змиевская довольно редкой и чётко привязанной к конкретным родовым гнёздам.