Фамилия Вельховецкая (и её мужской вариант Вельховецкий) образована по типичной для восточнославянских земель модели: к основе топонима или прозвища добавлялся суффикс -ец-, а затем родовой суффикс -ск(ий). Такие фамилии обычно указывали на географическое происхождение человека — откуда он родом или где жил.

Скорее всего, в основе фамилии лежит название населённого пункта или природного объекта. В данном случае исследователи связывают её с гидронимом Вельхово — озером на Волыни (современная Украина). Если предок носителя фамилии жил в окрестностях этого озера, его могли прозвать Вельховцем — «человеком с Вельхова», а позднее это прозвище закрепилось как фамилия.

Само название Вельхово, по всей видимости, происходит от украинского слова «вільховий» — ольховый. Очевидно, берега озера поросли ольхой, что и дало ему имя. В народной культуре ольха — дерево неоднозначное: считалось, что под ним нельзя прятаться в грозу, так как в него якобы бьёт молния. Эта связь с нечистой силой придаёт названию дополнительный оттенок, но для этимологии фамилии важнее другое: она буквально означает «ольховый» и привязывает род к конкретному месту.

Фамилия Вельховецкая — женская форма, образованная по тому же принципу, что и мужская. Такое окончание характерно для польской и украинской шляхты, а также для русских дворянских родов, но встречается и у крестьян, переселившихся из одного региона в другой. Сословная принадлежность первых носителей точно не установлена, но география подсказывает, что корни фамилии — в западнорусских или украинских землях.