Фамилия Велищенко образована по распространённой в украинской и южнорусской ономастике модели с суффиксом -енко, который изначально означал «сын» или «потомок». Основа здесь — Велищ-, и именно её происхождение вызывает вопросы, поскольку прямого имени «Велища» в святцах нет, а прозвище с таким корнем встречается редко.

Наиболее вероятная версия — связь с прилагательным «великий» в значении «большой, рослый, важный». В диалектах существовали формы «вель» или «велий» (старославянское «большой»). От них могло возникнуть прозвище Вели́ща — так в прошлом называли высокого человека, обладателя громкого голоса или занимавшего видное положение в общине. Суффикс -ищ- в русских и украинских прозвищах часто придавал увеличительное или даже ироничное значение (ср. домище, мужичище). Таким образом, Велищенко — буквально «сын того, кого прозвали Велищей».

Менее убедительна версия о происхождении от польского или белорусского слова «велець» (повелевать) — она не находит подтверждения в типичных для фамилий на -енко географических ареалах. Фамилия почти не встречается за пределами Восточной Украины и прилегающих областей России, что указывает на её локальный, «гнездовой» характер. Носители фамилии, скорее всего, были выходцами из крестьянской или казацкой среды, где прозвища давались по внешним приметам или характеру, а не по официальному чину.

В отличие от более частых фамилий вроде Величенко (от имени Величко), форма с -ищ- в корне встречается значительно реже, что делает её своеобразным маркером: если вы встретили Велищенко, перед вами, вероятно, потомок конкретного человека, выделявшегося среди односельчан ростом или статью.