Фамилия Кнельзин — одна из тех, где ясна модель образования, но спорна основа. Если смотреть на суффикс, то перед нами типичная русская патронимическая (или матронимическая) фамилия на -ин. Она образована от имени или прозвища, оканчивающегося на гласный или мягкий согласный: Кнельз(а) → Кнельзин, то есть «сын (или потомок) Кнельзы». Суффикс -ин, в отличие от -ов/-ев, указывает на принадлежность к конкретному лицу, часто по материнской линии или по прозвищу с уменьшительным оттенком.

Сложность в происхождении корня «Кнельз». В русском языке такого слова нет. Наиболее правдоподобная версия — фамилия имеет немецкие или еврейские (ашкеназские) корни. В немецком есть фамилия Knelz или Knölz, которая могла быть записана на слух русским чиновником или писарем. Немецкое «Knölz» может восходить к средневерхненемецкому «knolle» — «ком, шишка, клубень»; в переносном смысле так могли прозвать коренастого, круглого человека. Другой вариант: основа связана с диалектным немецким «Knel» (узел, завязка) — прозвище мог получить ремесленник, работающий с верёвками, или просто упрямый человек.

Второй вариант — искусственное или адаптированное окончание еврейской фамилии. Если исходная фамилия звучала как Кнель (от немецкого «Knell» — «звон» или от названия местечка), то прибавление русского суффикса -зин (через чередование з/з?) маловероятно. Скорее, это вариант записи фамилии Кнельзон или Кнельзен, где конечное -ин появилось при русификации. В любом случае, географически фамилия редкая и, вероятно, привязана к регионам, где в XIX веке селились немецкие колонисты или еврейские общины — Поволжье, юг Украины, Прибалтика.

Социальный контекст: фамилии на -ин, даже если они образованы от иноязычной основы, в Российской империи чаще всего встречались у крестьян и мещан, а не у дворян (у тех преобладали -ов/-ев или -ский). Поэтому предки носителя фамилии Кнельзин — скорее всего, ремесленники, сельские жители или мелкие торговцы, чья фамилия прошла через адаптацию в русской среде.