Фамилия Вельчо — редкий случай, когда в основе лежит не полное имя, а его краткая, уменьшительная форма. В её ядре — Вель, сокращение от имени Венедикт (разговорная форма Вень, Веня) или, что вероятнее, от Вельямин (старая форма имени Вениамин). Суффикс -чо, характерный для южнославянских и западноукраинских говоров, выполняет ту же роль, что и -енко или -ович: он превращает имя в отчество, буквально «Вельчо» — «маленький Вель» или «сын Веля».

Словообразовательная модель здесь простая, но показательная. Основа Вель- плюс патронимический суффикс -чо (сравните: Иван — Иванчо, Петр — Петрчо). В русской ономастике такие фамилии на -чо обычно закреплялись в тех регионах, где была сильна болгарская, сербская или молдавская диаспора, либо на западе Малороссии. Фамилия Вельчо могла возникнуть и как прозвище, данное сыну Венедикта или Вельямина в среде, где было принято звать детей по отцу с уменьшительно-ласкательным оттенком.

Поскольку фамилия не имеет характерного русского суффикса -ов/-ев или -ин, она почти не склоняется по падежам в мужском роде. Это указывает на её позднюю фиксацию в документах либо на иноязычное происхождение носителей. Встречаемость фамилии в современных базах крайне низкая, что говорит о её локальном бытовании — возможно, в пределах одной-двух деревень или казачьих станиц.

Спорных версий здесь немного. Иногда Вельчо связывают с польским «welczyć» (величать, славить), но это натяжка: основа Вель- слишком коротка для такого глагола, и суффикс -чо не характерен для польской модели фамилий. Правдоподобнее считать, что перед нами типичный балканский патроним, который принесли на Русь переселенцы или служилые люди из южных земель.