Фамилия Михельсон устроена прозрачно: это немецкая патронимическая модель, где к имени отца прибавляют слово sohn — «сын». То есть Михельсон буквально означает «сын Михеля». Михель — немецкая форма библейского имени Михаил, которое с древнееврейского переводится как «благонравный» (дословно — «кто как Бог»). Так что перед нами не прозвище и не ремесленное именование, а классическое указание на родство: предок носителя фамилии был Михелем, а его потомки стали Михельсонами.

Интересно, что фамилия закрепилась именно в немецкой форме, а не перешла в русскую патронимическую модель с суффиксом -ов/-ев. Это говорит о том, что носители фамилии происходят из немецкоязычной среды — скорее всего, из остзейских немцев, немецких колонистов Поволжья или выходцев из германских земель, которые селились в Российской империи. В русском языке фамилия не склоняется по привычной схеме отчества, а сохраняет иноязычный каркас, что само по себе указывает на её позднее появление в русской среде — уже в готовом виде.

Имя Михаил, к которому восходит Михель, — одно из самых почитаемых в христианстве. Архангел Михаил считается главным военачальником небесного воинства, защитником веры и покровителем воинов. Поэтому имя было чрезвычайно распространено по всей Европе, и каждая языковая традиция дала свою форму: французский Мишель, английский Майкл, немецкий Михель. От немецкого Михеля, помимо Михельсона, образовались и другие фамилии — например, Михель, Михельс, а в славянской среде от той же основы пошли Михайлов, Михайленко, Михалев.

Среди известных носителей фамилии — Владимир Александрович Михельсон (1860–1927), российский физик и геофизик. Он считается одним из основоположников отечественной актинометрии — науки об измерении солнечной радиации. Его работы заложили базу для изучения климата и теплового баланса Земли, а сама фамилия благодаря ему прочно связалась с историей русской науки, хотя по происхождению остаётся немецкой.

Если говорить о распространённости, то фамилия Михельсон встречается в России, Германии, странах Балтии и в еврейских общинах Восточной Европы, где немецкие фамилии нередко получали из-за административного учёта или культурного влияния. В каждом регионе история семьи могла складываться по-разному: кто-то был потомком немецких ремесленников, кто-то — купцов или военных, но сама фамилия всегда указывает на имя предка, а не на занятие или место жительства.