Фамилия Вельматкина — женская форма фамилии Вельматкин. Чтобы понять её происхождение, нужно разобрать мужской вариант, который образован по типичной русской модели от прозвища или имени с помощью суффикса -ин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — сын Вельматки, то есть потомок человека по прозвищу Вельматка.

Корень фамилии — «вельм-». В древнерусском языке слово «вельми» означало «очень», «весьма». Отсюда могло возникнуть прозвище Вельмий — «очень большой», «сильный», «знатный». Уменьшительная форма Вельматка (с суффиксом -атк-) закрепилась за человеком, которого так называли в быту. Вторая, менее вероятная версия, связывает корень с диалектным «вельма» — «ведьма», но это скорее народная этимология: для прозвища, связанного с колдовством, в русских говорах были другие, более употребительные основы (Колдун, Ведун). Правдоподобнее всё же связь с «вельми» — так могли прозвать рослого, крепкого или влиятельного человека.

Географически фамилия Вельматкины редкая. В дореволюционных записях она встречается в основном в центральных губерниях России, например в Рязанской и Тамбовской. Носители фамилии были, скорее всего, крестьянами или однодворцами — людьми, которые несли пограничную службу и владели небольшими наделами земли. Суффикс -атк- в прозвище (Вельматка) типичен для северных и центральных говоров, где так образовывали бытовые имена: Козлятка, Митятка.

Итак, фамилия Вельматкина восходит к прозвищу Вельматка, которое, вероятнее всего, дали человеку видному, «вельми» — очень заметному по силе, росту или положению. Это не дворянская фамилия, а пример народного именования, закрепившегося в крестьянской среде.