Фамилия Гелиев — редкий случай, когда основа очевидна, а происхождение двоится. Корень «гелий» отсылает либо к химическому элементу, открытому в 1868 году, либо к древнегреческому Гелиосу — богу солнца. Второй вариант для фамилии правдоподобнее первого, но оба требуют оговорок.

Если отталкиваться от античного имени, то Гелий (Гелиос) могло быть крестильным именем в греческой или южнославянской традиции. В русской среде такое имя — редкость, его могли дать в семинарской среде, где увлекались классическими именами. Тогда фамилия Гелиев — притяжательное прилагательное с суффиксом «-ев» (как Иванов, но от Гелий), означающее «сын Гелия» или «принадлежащий Гелию». Модель образования стандартная для русских фамилий XIX века из отчеств.

Версия с химическим элементом соблазнительна, но хронологически слаба: гелий открыли в конце XIX века, а массовое закрепление фамилий в России завершилось раньше. Фамилия Гелиев могла возникнуть уже в советское время как искусственная — от названия газа, в духе модных тогда «революционных» фамилий (Энергиев, Радиев). Такие давали детям в 1920–30-е годы, когда в моду вошли научные и технические термины. Однако в официальных документах подобные фамилии встречаются редко, Гелиев — скорее исключение, чем закономерность.

География фамилии невелика. По современным данным, носители сосредоточены на юге России и в Закавказье, что косвенно указывает на возможное греческое или армянское происхождение (где имя Гелий или его аналоги были в ходу). В центральной России фамилия почти не встречается.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Гелин, Гелинский — показывает, что Гелиев стоит особняком: суффикс «-ев» не типичен для греческих заимствований (чаще «-ов» или «-иди»). Это усиливает версию о семинарском или искусственном происхождении. Однозначного ответа, откуда пошла фамилия, нет, но ясно, что её носитель вряд ли был крестьянином или ремесленником — скорее, человеком книжной или научной среды.