Фамилия Вельдемар в русском контексте — случай редкий и, скорее всего, поздний по происхождению. В отличие от массовых крестьянских фамилий на -ов или -ин, образованных от прозвищ и имён, она выглядит как готовая основа без славянского суффикса. Это сразу подсказывает направление поиска: перед нами не результат народной переделки, а заимствование.

Самая прямая версия — фамилия восходит к немецкому личному имени Waldemar (Вальдемар). В русской передаче звук «а» в первом слоге перешёл в «е» под влиянием письменного немецкого «e» или через польское посредство (польск. Waldemar произносится как «Вальдемар», но на письме могло фиксироваться как «Weldemar»). Имя это составное: древнегерманское wald- (власть, владычество) и mari- (знаменитый, великий). Таким образом, Вельдемар буквально означает «знаменитый властелин» или «могущественный славой».

В Российской империи носителями такой фамилии были, скорее всего, обрусевшие немцы, прибалтийские немцы (остзейские дворяне или горожане) либо выходцы из немецких колоний в Поволжье. В среде крепостных крестьян эта фамилия практически не встречается — её нет в типичных списках однодворцев или бывших помещичьих крестьян. Суффиксальная модель (отсутствие русского патронимического суффикса) указывает на то, что фамилию фиксировали в документах уже в готовом виде, без адаптации типа «Вельдемаров» или «Вельдемарин». Хотя вариант Вельдемаров теоретически возможен, именно форма Вельдемар встречается реже и говорит о более прямом, не русифицированном заимствовании.

Есть и более экзотическая, но менее вероятная гипотеза: связь с эстонским словом valdama (владеть, господствовать). Эстонский язык входит в финно-угорскую группу, но заимствовал много германских корней. Фамилия могла возникнуть в среде эстонских крестьян, получивших паспорт на основе прозвища, образованного от этого глагола. Однако фонетически «Вельдемар» точнее ложится в германскую антропонимическую модель, чем в эстонскую апеллятивную.

Географически фамилия тяготеет к западным губерниям — Лифляндской, Курляндской, а также к Петербургу, где селились остзейцы. В советское время носители фамилии могли сменить написание на более привычное «Вальдемар» или русифицировать её, добавив окончание -ов. Сегодня фамилия Вельдемар остаётся крайне малочисленной, и её обладатели — почти наверняка потомки тех самых немецких или прибалтийских переселенцев, чья фамилия так и не обросла русским суффиксом.