Фамилия Вельмейкина — редкая и необычная по звучанию, её форма указывает на женскую линию (Вельмейкина — жена или дочь Вельмейкина). Разобраться с её происхождением непросто, но можно попробовать через словообразовательную модель и возможные корни.

Основа фамилии — «Вельмейк-», что сразу наводит на мысль о заимствованном корне. Наиболее вероятная версия связывает её с немецким или голландским словом, обозначающим ремесло. Верхненемецкое «Wohlmacher» или нидерландское «welmaker» переводится как «благодетель», «делающий добро» или «тот, кто хорошо делает». В русском языке такое прозвище могли дать мастеру, работающему добросовестно, или человеку, известному своей благотворительностью. Суффикс «-ейк-» (уменьшительный или адаптирующий) мог появиться при русификации: изначальное «Вельмахер» или «Вельмейкер» через народную этимологию превратилось в «Вельмейка» — так на Руси могли называть немца-ремесленника.

Вторая, менее вероятная версия — от финно-угорского корня, например, от слова «veli» (брат) или карельского «velmi» (очень, сильно). Но такое объяснение не объясняет появления «-ейк-» и звучит натянуто. Географически фамилия могла закрепиться в регионах, где в XVIII–XIX веках селились немецкие колонисты (Поволжье, Санкт-Петербургская губерния) или среди обрусевших иностранцев.

С точки зрения сословной принадлежности, Вельмейкины, скорее всего, относились к мещанам или крестьянам, получившим фамилию по прозвищу предка-мастера. Дворянских родов с такой фамилией в исторических справочниках не зафиксировано. Ономастический словарь Б. Унбегауна прямо не разбирает эту фамилию, но модель «основа-глагол + -ейк-а» встречается в фамилиях от заимствованных прозвищ (например, Кузнец — Кузнечихин — здесь иная модель, но принцип адаптации похож).

Таким образом, Вельмейкина — это фамилия-отголосок контакта с Западной Европой, указывающая на предка-ремесленника или «доброго делателя», которого в России прозвали на свой лад.