Фамилия Велиуллов образована от арабского имени Валиулла (в диалектном произношении — Велиулла). Имя составное: «Вали» переводится как «близкий», «святой», «покровитель», а «Улла» (Аллах) — «Бог». Вместе имя означает «близкий к Аллаху», «святой Божий», «друг Всевышнего». Это теофорное имя, популярное в среде мусульман Поволжья и Приуралья, особенно у татар и башкир.

Русский суффикс -ов в фамилии Велиуллов указывает на то, что её зафиксировали в документах на русском языке по стандартной модели: имя отца + -ов. Такую форму могли дать при переписи населения или в метрических книгах, когда адаптировали тюркские и арабские имена под русскую паспортную систему. По сути, фамилия Велиуллов — это «сын Велиуллы».

Интересно, что в исходном арабском имени ударение падает на последний слог, а в русской огласовке фамилии оно сместилось на второй слог: Велиу́ллов. Встречаются варианты написания через «и» — Велиуллин, но форма с суффиксом -ов характерна именно для русскоязычной бюрократии XIX века.

В среде татарских и башкирских фамилий модель с суффиксом -ов — самая распространённая, но конкретная основа Велиуллов редкая. Она не встречается массово, как, например, Абдуллов или Галиуллин, что говорит о её более узком географическом бытовании — скорее всего, в северо-западных районах Башкортостана или на юго-востоке Татарстана, где фиксировались диалектные формы имён.

С точки зрения социальной истории, носитель фамилии мог быть потомком муллы или уважаемого в общине старейшины, так как имя Валиулла давали в честь религиозного авторитета. Но прямых указаний на сословие нет: фамилия встречается и у крестьян, и у мещан.