Фамилия Фетелиев — редкая, и её происхождение напрямую связано с тюркскими языками, скорее всего, с татарским или башкирским. В основе лежит мужское имя Фетели (вариант Фатхели), которое образовано от арабского «фатх» (победа, завоевание) и «али» (высокий, возвышенный). В тюркской среде такие имена давали с пожеланием ребёнку быть победителем и достичь высокого положения. Суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого или шипящего) указывает на русскую модель патронимического образования: «чей?» — Фетелиев, то есть потомок человека по имени Фетели.

Главная особенность этой фамилии — её написание через «е» в первом слоге. В татарском языке имя звучит как Фәтхели, где звук «ә» близок к русскому «а». Поэтому более ожидаемой была бы форма Фателиев или Фатхелиев. Однако закрепившийся вариант с «е» (Фетелиев) может быть следствием диалектного произношения — так называемого «еканья», когда безударный звук произносится как «е», а затем и пишется. Либо это результат адаптации при записи в русских документах: писарь записал имя на слух, как услышал от носителя.

Фамилия, скорее всего, недворянская. Такие патронимы на -ев, как правило, носили крестьяне, мещане или служилые люди из татар, которые после присоединения Казанского ханства переходили на русскую службу и получали земельные наделы. Встречается Фетелиев преимущественно в Поволжье — в Татарстане, Башкирии, а также в соседних областях (Оренбургская, Самарская), что подтверждает её региональное происхождение. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках эта фамилия фиксируется редко, что говорит о её узкой локальной распространённости.

Сравните с однокоренными фамилиями: Фатеев, Фатхелисламов, Фаттахов. Фетелиев стоит особняком: в нём сохранилась полная двухкорневая основа, а не сокращённая, как в Фатееве (от Фатей). Это указывает на то, что предок носителя фамилии, вероятно, был заметным человеком в своей общине — имя Фетели давали не каждому, оно считалось «сильным» и редким.