Фамилия Медвелев образована по модели, которая встречается реже, чем можно подумать. На первый взгляд кажется, что перед нами типичный патроним с суффиксом -ев, как у Иванова или Петрова. Но если бы фамилия происходила напрямую от имени Медведь (а в старину это было нецерковное, но распространённое имя-прозвище), мы бы получили Медведев. Суффикс -ев присоединяется к основам на мягкий согласный или ц, а основа «медвед» оканчивается на твёрдый д. Откуда же взялось Медвелев?

Разгадка в том, что в основе фамилии лежит не имя Медведь, а прозвище или имя Медвель. Такая форма существовала в русских говорах: «медвель» — то же, что медведь, но с диалектным смягчением конечного согласного. Встречается эта форма в северных и северо-западных областях, например в новгородских и архангельских землях. Человек по прозвищу Медвель получал фамилию Медвелев — «чей?» — «Медвелев сын». То есть Медвелев — это не вариант Медведева, а самостоятельная фамилия, возникшая из другой диалектной формы того же зверя.

Вторая, менее вероятная версия — что фамилия связана с ремеслом или местом. В некоторых говорах «медвель» могли называть медвежатника, охотника на медведей. Но эта гипотеза слабее: прозвища-названия животных в основе фамилий обычно давались за внешность или характер, а не за профессию. Профессиональные фамилии чаще образовывались через суффиксы -ник, -арь.

Встречаемость фамилии Медвелев невысокая, она заметно уступает по числу носителей «медвежьему» соседу Медведеву. Географически Медвелевы чаще всего фиксируются в Ярославской, Вологодской и Кировской областях — как раз в зоне бытования северных говоров. В документах XVIII–XIX веков встречаются записи крестьян и мещан с этой фамилией, то есть сословной исключительности у неё не было: её носили в основном непривилегированные слои.

Ономастический словарь Б. Унбегауна, посвящённый русским фамилиям, не выделяет Медвелева в отдельную статью, но косвенно подтверждает модель: он разбирает случаи, когда суффикс -ев присоединяется к основам на мягкий согласный (типа Королев от Король, Гусев от Гусь). Медвелев — ровно тот же случай: основа Медвель даёт закономерную форму.