Фамилия Гельвинг — одна из тех, что пришли в Россию вместе с немецкими колонистами, ремесленниками и офицерами на службе империи. Её основа — средневековое немецкое имя Helwig (встречается также вариант Heilwig). Это имя составное: первая часть Heil означает «удача», «счастье», а вторая Wīg — «война», «битва». Имя Helwig, таким образом, давали с пожеланием стать удачливым воином, человеком, которому сопутствует успех в бою.

С точки зрения словообразования, фамилия Гельвинг — это патроним, образованный от личного имени Helwig с помощью типичного немецкого суффикса -ing. В германских языках этот суффикс указывает на принадлежность: «сын такого-то» или «потомок такого-то». То есть Гельвинг — буквально «потомок Хельвига», «из рода Хельвигов». Такая модель образования фамилий характерна для северной и центральной Германии.

В русском языке фамилия закрепилась в форме Гельвинг, хотя в немецком оригинале могла писаться как Helwig или Hälwig. На слух она адаптировалась к русской фонетике: мягкое «г» перед «е» и твёрдое окончание -инг. Встречаются и варианты написания — Гельвинк, Гёльвинг, но основная форма осталась именно Гельвинг.

По социальному составу носители фамилии в Российской империи относились в основном к двум группам. Первая — обрусевшие немцы, потомки прибалтийских рыцарей и остзейского дворянства (Гельвинги упоминаются в родословных книгах Лифляндии и Эстляндии). Вторая — колонисты, приглашённые Екатериной II осваивать Поволжье и Новороссию; среди них фамилия также встречается, но реже. В советское время Гельвинги почти полностью ассимилировались, и сегодня фамилия считается редкой, но не исчезнувшей.

Разобрать фамилию по суффиксам и корням, как это делают с русскими фамилиями на -ов или -ин, здесь не получится: модель образования целиком немецкая. Но если смотреть на смысл, то перед нами типичное «говорящее» имя-пожелание, которое со временем превратилось в наследственную фамилию. Никакой сложной этимологической загадки тут нет — всё прозрачно, если знать средневерхненемецкий язык.