Фамилия Вельмезева образована от прозвища Вельмезя. Возможно, оно ведет свое начало от украинского прилагательного «вельмий» - «великий». Скорее всего, такое прозвище принадлежало уважаемому человеку, чье мнение считалось авторитетным. По другой версии, прозвище Вельмезя является искаженной формой существительного «вельможа». На Руси, как известно, вельможей называли знатного и богатого человека, имевшего высокий сан и звание. Образованное же от этого титула, шутливое прозвище Вельмезя, вероятно, принадлежало тому, кто любил преувеличивать свои заслуги. Таким образом, потомок человека, обладающего прозвищем Вельмезя, со временем получил фамилию Вельмезева.