Фамилия Вельченко звучит как типичная украинская фамилия, и это действительно так. Её основа — прозвище Велько, а суффикс -енко, распространённый в восточной и центральной Украине, указывает на происхождение: «сын Велька» или «потомок Велька». Такая модель была особенно популярна среди казачества и мещан в XVI–XVIII веках, поэтому предки носителей фамилии скорее всего были не крепостными, а свободными людьми — ремесленниками, казаками или мелкими торговцами.

Сам корень «вельк» не сразу очевиден. В украинском языке слово «велький» означает «большой», «великий» (родственное русскому «великий»). Прозвище Велько могли дать человеку высокого роста, крупного телосложения или просто тому, кто выделялся силой и статью. В говорах встречается и вариант «велько» в значении «много», что тоже могло стать поводом для прозвища — например, для обладателя большого хозяйства или многодетного отца.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с польским или белорусским словом «вельк» (волк). В польском «wilk» — волк, и в диалектах могла возникнуть форма «вельк». Если так, то прозвище носило обережный или ироничный смысл: волк считался сильным, но и опасным зверем. Однако для украинской среды более естественным было бы образование от «велький», тем более что фамилии на -енко от прилагательных встречаются реже, чем от прозвищ, что делает версию с «великим» более правдоподобной.

Географически фамилия Вельченко наиболее характерна для центральных и северных областей Украины — Черкасской, Киевской, Полтавской. В России она встречается реже, обычно в южных регионах, куда переселялись украинские крестьяне в XIX веке. Интересно, что в русских переписях фамилию могли записать как Вельченков, адаптируя под местную модель с суффиксом -ов, но основной вариант остался украинским.

В словарях фамилия не фиксируется как дворянская или известная историческая — это народная фамилия, возникшая в среде простых людей. Её носители, если верить косвенным данным, чаще всего были земледельцами или ремесленниками. Сегодня Вельченко — редкая, но живая фамилия, которая прямо говорит о физической или социальной характеристике предка: он был «великим» — большим, заметным, значительным.