Фамилия Адельсон — редкий случай, когда модель образования почти не оставляет сомнений в происхождении. Решающую подсказку даёт конечное «-сон»: в германских языках это прямое указание на отчество, буквально «сын». Для ашкеназских еврейских фамилий, массово закреплённых в XIX веке на землях Австро-Венгрии, Германии и в Российской империи, такая конструкция типична. В отличие от славянских фамилий на «-ов» или «-ин», немецко-еврейские модели на «-зон» и «-сон» открыто называют отца носителя.

Первая часть восходит к библейскому имени Адель (Адаль, Адольф) или, что более вероятно, к уменьшительной форме имени Авраам — Авель или Адель. Следовательно, Адельсон — «сын Аделя». Важно не путать эту фамилию с немецкой фамилией Адельсон, которая изредка встречается у этнических немцев: там основа могла быть связана с древневерхненемецким «adal» (благородный). Но для подавляющего большинства носителей в Восточной Европе именно патронимическая модель является определяющей.

Географически фамилия чаще всего встречалась в черте оседлости — на территории современной Украины, Белоруссии и Польши. В метрических книгах попадаются варианты написания: Адельзон, Адельзонов, Адэльсон. В XIX веке носители не принадлежали к одной социальной группе: среди Адельсонов были и ремесленники, и торговцы, и, реже, раввины. В отличие от фамилий, образованных от названий профессий или городов, эта не даёт подсказки о роде занятий предка — только об имени его отца.

Существует редкая версия о происхождении фамилии от топонима Адельсхофен (Бавария) — в таком случае это была бы немецкая дворянская фамилия. Однако для подавляющего большинства носителей в Восточной Европе эта гипотеза несостоятельна: модель «-сон» в немецкой среде была распространена в Нижней Саксонии, а не в Баварии, и в любом случае такие фамилии не были массовыми среди крестьян и горожан. Поэтому для русского контекста фамилия Адельсон — это прежде всего ашкеназская патронимическая фамилия, указывающая на то, что предка звали Адель.