Фамилия Вельмовский — классический пример фамилии, образованной от географического названия с помощью суффикса -ский. В польской и западнорусской ономастике этот суффикс указывал на дворянское происхождение или на связь с конкретным местом: владельцем поместья или выходцем из села. Так что предок Вельмовских, скорее всего, был либо шляхтичем, владевшим имением Вельмово, либо крестьянином или мещанином, переселившимся оттуда.

Основа фамилии — топоним Вельмово или Вельмов. В славянской топонимике такие названия часто восходят к личному имени или прозвищу Вельм. Древнерусское слово «вельми» означало «очень, весьма», а «вельможа» — знатного человека. Вряд ли здесь прямая связь с вельможей: скорее, прозвище Вельм могли дать рослому, видному человеку или тому, кто говорил «вельми» — то есть многословно и с пафосом. Не исключён и балтский след: в литовском «velmas» — «дьявол, чёрт», но для фамилии это маловероятно, так как суффикс -ский типичен для польско-белорусского пограничья, где литовские заимствования редки в фамилиях такого типа.

Географически фамилия Вельмовский встречается в основном на западе современной России, в Беларуси и на востоке Польши. В польских исторических источниках упоминается шляхетский род Вельмовских герба Любич, но документальных подтверждений массового дворянства этой фамилии нет — скорее всего, большинство носителей были однодворцами или мелкими землевладельцами. В Российской империи фамилию могли записать как Вельмовский, реже Вельмовской, а в польском варианте — Wielmowski.

Редкость фамилии в том, что она не имеет распространённых однокоренных вариантов вроде Вельмов или Вельмовцев. Это указывает на узколокальное происхождение: возможно, единственное село Вельмово дало начало всем носителям. Если ваш предок носил эту фамилию, ищите его корни на Гродненщине, Витебщине или в бывшем Подляшье — там такие фамилии не редкость, но и не массовы.