Фамилия Бельмаков образована от прозвища или нецерковного имени Бельмак. Основа здесь — слово «бельмо», то есть белое пятно на роговице глаза, помутнение. Прозвище Бельмак могли дать человеку с заметным дефектом зрения — бельмом на глазу. Такие «диагностические» прозвища были в ходу на Руси: они не несли оскорбительного оттенка, а просто выделяли внешнюю примету носителя.

Суффикс -ак в основе Бельмак — типичный для русских прозвищ, обозначающих лицо по характерному признаку (ср. Гуляк, Шишак, Косак). А фамилию оформил патронимический суффикс -ов, который в северных и центральных великорусских говорах вытеснил -ин даже у основ на -а. То есть Бельмаков — это «сын Бельмака».

Встречается и альтернативная, менее вероятная версия: связь с тюркским словом «бельмек» — «знать, понимать», но тогда прозвище звучало бы как Бельмек, а не Бельмак. Русская огласовка с «а» указывает именно на глазной дефект.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью: Бельмаковы нередки в Кировской области, Удмуртии, Пермском крае. В этих регионах в XVIII–XIX веках активно смешивались русские, коми и татарские фамильные модели, но Бельмаков остаётся чисто русским по словообразованию.

Владельцы фамилии принадлежали в основном к крестьянскому или мещанскому сословию. Дворянских родов Бельмаковых не зафиксировано, что типично для прозвищных фамилий, не связанных с землевладением.