Фамилия Величенкова образована от мужской формы Величенков, а та, в свою очередь, — от прозвища или нецерковного имени Величка. Основа здесь — прилагательное «великий» в значении «большой, рослый, важный». Суффикс -к- в таких именах (Величка, Малюта, Добрыня) часто придавал уменьшительно-ласкательный или, наоборот, просто разговорный оттенок. Модель образования типична для русских фамилий: имя/прозвище на -а/-я плюс патронимический суффикс -ов, который позже дал женскую форму на -ова.

В словаре Бориса Унбегауна фамилии с основой «Велик-» отнесены к группе, возникшей из мирских имён, указывавших на физическую особенность или социальное положение. Человек по прозвищу Величка мог быть высоким, грузным или, напротив, обладать властью — например, быть старостой или зажиточным крестьянином. Интересно, что в южнорусских и украинских говорах слово «вели́чка» иногда означало «большой палец руки» или «старший в роду», что добавляет возможный профессионально-бытовой оттенок.

Географически фамилия Величенков и её женская форма Величенкова встречаются в основном в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской, Курской и Ростовской областях, а также на востоке Украины. Это указывает на её происхождение из среды однодворцев или государственных крестьян, где такие «прозвищные» фамилии закрепились ещё в XVII–XVIII веках.

Редкость фамилии состоит в том, что основа «Велич-» дала несколько параллельных форм: Величенков, Величкин, Величко. Последняя, с типичным украинским суффиксом -ко, распространена шире, а вариант с -енков — более русский, с характерным для северных и центральных регионов патронимическим формантом. Таким образом, Величенкова — не просто «дочь Велички», а указание на конкретную ветвь рода, где прозвище закрепилось в уменьшительной форме и передалось через поколения.