Фамилия Амеленков построена по продуктивной русской модели: к основе, оканчивающейся на мягкий согласный, добавлен суффикс -ов, а перед ним наращение -к-. Центральный элемент фамилии — прозвище или некалендарное имя Амеленко, которое, в свою очередь, является уменьшительной формой от Амеля. Амеля — это народный, обиходный вариант крестильного имени Емельян (церковнославянская форма Емилиан). Латинское Aemilianus переводится как «принадлежащий Эмилию», то есть происходящий из древнего римского рода Эмилиев. В русской устной традиции имя Емельян превратилось в Амельян (под влиянием акающего произношения), а от него образовались краткие формы Амеля и Амеленко.

Суффикс -енк- в основе Амеленко — характерная примета украинской и южнорусской антропонимии. В этих говорах -енко выполняло роль отчества или указания на молодость: «сын такого-то» или «малый, парень». Поэтому Амеленков буквально означает «сын Амеленка», то есть потомок человека, которого в быту звали уменьшительно-ласкательно от Емельяна.

Существует версия, что в основе фамилии лежит не имя, а прозвище от диалектного слова «амеля» — так в некоторых говорах называли нерасторопного, медлительного человека. Однако эта гипотеза слабее: нарицательное «амеля» фиксируется редко, а в ономастике подавляющее большинство фамилий с корнем Амел- восходит именно к имени Емельян. Прозвище по характеру могло повлиять на судьбу конкретного человека, но не на происхождение всей группы фамилий.

Фамилия Амеленков — редкая. География её бытования охватывает центральные области России, Поволжье и южные регионы, куда в XVII–XIX веках переселялись крестьяне из Малороссии. По сословной принадлежности предки, скорее всего, относились к крестьянам или однодворцам. Именно в этих средах уменьшительные формы имени (Емеля, Амеля) были повседневными, а фамилии на -ов закрепились за бывшими крепостными и государственными крестьянами.

Написание через начальное «а» (Амеленков, а не Емеленков) — результат акающего произношения, господствовавшего в центральных и южных регионах. В церковных метриках иногда встречался вариант Емеленков, но в советских паспортных столах зафиксировали народную, слуховую форму. Так церковное имя, пройдя через живую речь, превратилось в родовое прозвание.