Фамилия Емельян — редкий случай, когда в основе лежит полная форма канонического имени, а не его производная. Большинство русских фамилий образовано от кратких или уменьшительных форм (Емеля, Емелька), но здесь мы видим имя Емельян целиком, без суффикса -ов или -ин. Такая модель встречается в основном у фамилий украинского или белорусского происхождения: в этих языках фамилии нередко записывались в виде чистого имени без патронимического суффикса (сравните: Гаврилюк, Михайленко — но и просто Гаврила, Михайло). Емельян, скорее всего, пришёл из западнорусских земель.

Имя Емельян — русская народная форма от греческого Αἰμιλιανός (Эмилианос), что значит «принадлежащий Эмилию» или, в более широком смысле, «соперник», «ревностный». В святцах оно закрепилось как Емилиан, но в быту прижился вариант с «е» и мягким «ль». Церковь знает несколько святых с этим именем, в том числе мученика Емилиана Доростольского и святителя Емилиана Кизического, что обеспечило имени устойчивую популярность в крестьянской и мещанской среде.

Поскольку фамилия не имеет типичного русского суффикса -ов, её носители вряд ли принадлежали к служилому сословию центральной России, где такие модели стандартизировались. Скорее всего, предки были выходцами из украинских или белорусских губерний, где фамилии в форме «чистого имени» фиксировались в реестрах казаков, мещан или однодворцев. Встречается и вариант написания через «и» — Емильян, что отражает книжное произношение, но в документах XIX века преобладает именно Емельян.

С точки зрения словообразования, это так называемая «именная» фамилия, где личное имя стало наследственным прозванием без дополнительных формальных изменений. Такие фамилии часто не склоняются в женском роде (Анна Емельян), а в мужском — склоняются как существительные второго склонения. Географически фамилия разбросана, но заметна в Курской, Харьковской и Могилёвской областях — как раз на стыке великорусского и малорусского ареалов.