Фамилия Великорайский — яркий пример искусственной, «кабинетной» фамилии, которую в XIX веке получали выпускники духовных семинарий. Её основа — прилагательное «великий» и существительное «рай». Словообразовательная модель типична для семинарских фамилий: к звучной, возвышенной основе добавляли суффикс -ск-, указывающий на принадлежность или происхождение. Буквально фамилию можно перевести как «относящийся к великому раю» или «принадлежащий великому раю».

Такие фамилии не возникали стихийно в крестьянской или купеческой среде. Их придумывали наставники духовных училищ для учеников, чтобы заменить бытовые или неблагозвучные прозвания чем-то благородным и назидательным. «Рай» в христианской традиции — символ блаженства и совершенства, поэтому фамилия должна была не только выделять носителя, но и напоминать о высоком призвании священнослужителя. Великорайский — почти поэтический образ, редкий даже на фоне других «райских» фамилий (Райский, Иорданский, Кедров).

Географически фамилия не привязана к конкретному региону: её носители разбросаны по территории бывшей Российской империи, что подтверждает её искусственное происхождение. Встречаются варианты написания с одной «с» (Великорайский), но нормативным считается двойное «с» — по аналогии с суффиксом притяжательных прилагательных.

Споров о происхождении фамилии практически нет: прозвищная версия (от названия местности «Великий Рай») маловероятна, так как топоним с таким сочетанием не зафиксирован. Семинарская гипотеза — единственная обоснованная, и она же объясняет, почему фамилия звучит нарочито торжественно: её цель была не в бытовом различении людей, а в создании образа.