Фамилия Ампелонский — редкий случай, когда основа слова не имеет прямого отношения ни к ремеслу, ни к имени, а отсылает к греческому слову «ампелос» (ἄμπελος), то есть «виноградная лоза». Это сразу указывает на круг возможных значений: либо предок занимался виноградарством, либо фамилия связана с церковной или семинарской традицией.

Словообразовательная модель — суффикс -ский, который в русских фамилиях чаще всего указывает на дворянское или духовное происхождение. Однако для фамилий на -ский, образованных от греческих корней, почти всегда работает правило искусственного происхождения. Такие фамилии массово давали в духовных семинариях в XVIII–XIX веках. Семинаристу, чтобы звучало благородно и по-книжному, могли присвоить фамилию Ампелонский — от латинского или греческого названия винограда. Это был способ выделиться среди однокашников с простыми фамилиями вроде Попов или Кузнецов.

Вторая, менее вероятная, но возможная версия — географическая. В Российской империи существовали хутора и деревни с названием Ампелоновка или Ампелонское (например, на юге, в Новороссии, где селились греки и болгары). Выходец из такого поселения мог получить фамилию по месту жительства. Но эта гипотеза слабее: топонимов с таким корнем сохранилось крайне мало, и ни один из них не стал известным настолько, чтобы породить фамилию.

Суффикс -ский в этой фамилии не типичен для крестьянской среды (там чаще встречаются -ов/-ев или -ин). Поэтому, скорее всего, носители фамилии Ампелонский — потомки либо духовенства, либо, в редких случаях, обедневших дворян, получивших образование в семинарии. В любом случае, фамилия книжная, не народная, и её появление — результат сознательного выбора, а не случайного прозвища.