Фамилия Вельмисеев образована от имени собственного и относится к распространенному типу русских фамилий. Основой фамилии Вельмисеев послужило мирское имя Вельмисей. Внутрисемейное имя Вельмисей, скорее всего, образовалось от диалектного слова «вельма» - «ведьма» при помощи аффикса –сей (по аналогии с именем Елисей). Вполне возможно, имя Вельмисей было связано с символическим значением ведьмы. Так, ведьма у восточных и западных славян является одним из основных персонажей мифологических представлений, сочетающих в себе черты реальной женщины и демона. Ведьме приписывалась способность наслать град ураганные ветры, наводнения, пожары, похитить небесные светила. Узнавая сокровенные тайны, ведьмы усердно занимались приворотами и отворотами любящих и охладевших сердец: и себе на руку, и посторонним в помощь. Велика вероятность того, что имя Вельмисей выполняло так называемую «охранительную» функцию и использовалось в качестве оберега. В данном случае, надеясь иметь красивого и здорового мальчика, родители назвали его Вельмисеем. Согласно другой гипотезе, фамилия Вельмисеев произошла от прозвища Вельмисей, которое восходит к двум основам: «вельми» - «весьма, очень, премного» и "сей" (из глагола «сеять»). Соответственно, праотец Вельмисеевых мог быть земледельцем. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Вельмисей, со временем получил фамилию Вельмисеев. О точном месте и времени возникновения фамилии Вельмисеев в настоящее время говорить сложно, поскольку процесс формирования фамилий был достаточно длительным. Тем не менее, фамилия Вельмисеев представляет собой замечательный памятник славянской письменности и культуры.