Фамилия Гелюсова — женская форма мужской фамилии Гелюсов. Её основа звучит необычно для русского уха, и это сразу подсказывает, что корни фамилии, скорее всего, нерусские. В русской ономастике фамилии на -ов/-ев образуются от полных или уменьшительных форм крестильных имён, прозвищ или профессий, но здесь исходное слово «Гелюс» не вписывается в славянский именослов.

Наиболее правдоподобная версия — тюркское или кавказское происхождение. Имя или прозвище Гелюс (Гелюш, Гельюс) могло восходить к тюркскому корню «гель» — «приходи», «пришедший», либо к слову «гёль» — «озеро». В тюркских языках распространены личные имена, образованные от глаголов в повелительном наклонении (например, Гельды — «пришёл»). Вариант «Гелюс» мог быть адаптированной на русский лад формой такого имени. Вторая версия, менее вероятная, но возможная для южных регионов России, — связь с греческим именем Георгий через его диалектные или уменьшительные формы (Гелюс как вариант от Гелос, Геласий), но это требует дополнительных доказательств.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Гелюсов — «сын Гелюса». Фамилия могла закрепиться в среде крещёных татар, башкир, народов Северного Кавказа, где тюркские имена со временем русифицировались. География фамилии сегодня неширокая, встречается в Поволжье и на юге России, что косвенно подтверждает тюркскую гипотезу.

Однокоренных фамилий в русском языке практически нет, что делает Гелюсову редким и локальным антропонимом. Если сравнивать с похожими по звучанию, то это скорее Голюсов или Гелусов, но они тоже редки и имеют сходную этимологию. Сословно фамилия не маркирована — её могли получить и крестьяне, и казаки, и мещане в тех регионах, где бытовали тюркские имена. Точных сведений о времени возникновения нет, но по модели образования фамилия могла оформиться не ранее XVII–XVIII веков, когда началась массовая фиксация нерусского населения в документах Российской империи.