Фамилия Фамелис — редкая и не сразу прозрачная по происхождению. Её звучание наводит на мысль о латинском или греческом корне, но в русской ономастике она, скорее всего, пришлая. Наиболее вероятное объяснение — фамилия образована от прозвища, которое дали человеку, связанному с семьёй или домочадцами. Дело в том, что латинское «familia» (семья, домочадцы) в западноевропейских языках дало такие слова, как, например, немецкое «Familie». В России фамилии на -ис часто встречаются у потомков выходцев из Польши, Прибалтики или у лиц духовного звания, где латынь была языком образования. Таким образом, Фамелис могло быть семинарской фамилией, данной ученику духовной семинарии по благозвучному латинскому слову, или же прозвищем человека, который служил в богатом доме, был «семейным» человеком в переносном смысле (домосед, заботливый глава).

Вторая, менее распространённая версия — фамилия могла возникнуть из немецкого диалектного слова, где «Famulus» означало слугу, помощника, а «Famelis» — притяжательную форму. В таком случае предок мог быть слугой или управляющим.

Суффикс -ис в фамилии нехарактерен для исконно русских фамилий, которые обычно заканчиваются на -ов, -ин или -ский. Это говорит о том, что фамилия, скорее всего, искусственная (книжная) или заимствованная. Встречается она крайне редко, в основном в записях конца XIX — начала XX века, и не имеет широкой географии. Носители фамилии Фамелис, вероятно, происходят из семей образованных горожан или потомков духовенства, где латынь была в ходу. Чёткой сословной привязки нет — могли быть и мещане, и купцы.

Если опираться на словарь Б. Унбегауна («Русские фамилии»), подобные «латинизированные» фамилии он относит к категории искусственных, возникших в семинарской среде. Версия с немецким корнем менее надёжна, так как в немецком языке фамилия Famelis тоже единична. Таким образом, самое правдоподобное — перед нами фамилия-перевод или фамилия-прозвище, закреплённая за человеком, который либо носил фамилию «Семёнов» (от слова «семья»), но получил латинский эквивалент при поступлении в училище, либо был известен как «семьянин» или «домочадец».