Фамилия Велиженков образована от прозвища или нецерковного имени Велижень, в основе которого лежит прилагательное «великий». Однако суффикс -ень указывает на уменьшительно-ласкательную или пренебрежительную форму: Велижень — это не «великий», а скорее «великоватый», «большой, но не чрезмерно», или даже ироничное прозвище рослого, но нестатного человека. Такая словообразовательная модель встречается реже, чем стандартные Великов, Великовский, поэтому фамилия сохраняет своеобразие.

Фамилия Велиженков — типично русская, с патронимическим суффиксом -ов, который присоединяется к основе на согласный. Полная цепочка: Велижень → Велиженок (сын Велиженя) → Велиженков. Суффикс -ок в промежуточной форме характерен для северных и центральных говоров, где он указывал на молодость или принадлежность: Велиженок — «маленький Велижень» или «сын Велиженя».

Географически фамилия тяготеет к северо-западным и центральным областям России. Встречается в писцовых книгах и ревизских сказках Новгородской и Тверской губерний, что косвенно подтверждает её происхождение из новгородских земель, где прозвища с уменьшительными суффиксами были особенно распространены. В XIX веке носители фамилии числились преимущественно среди государственных крестьян и мещан, реже — в купечестве.

Спорных версий у фамилии немного. Иногда её пытаются связать с топонимом Велиж (город в Смоленской области), но суффикс -енков нехарактерен для географических названий: от Велижа ожидались бы Велижский или Велижев. Версия с прозвищем выглядит убедительнее и подкрепляется живыми диалектными формами.

Однокоренные фамилии — Великов, Великанов, Велижанин — различаются суффиксами и оттенками значения. Велиженков стоит особняком: не «великан» и не «великий», а именно «Велижень» — слово, которое могло быть и ласковым именем для большого ребёнка, и насмешливым прозвищем для неуклюжего верзилы.