Фамилия Вельшиневская — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает любые прозвищные версии. Основа фамилии — топоним Вельшинево или Вельшинев, а суффикс -ск- указывает на дворянский или шляхетский способ образования: такие фамилии в Польше, Беларуси и на западе России получали по названию поместья или родового имения. Окончание -ая — типично русская адаптация польской формы на -ski/-ska.

Корень «Вельшин-» почти наверняка восходит к польскому слову «wielki» (великий, большой) через диалектное произношение. В польских говорах «wielki» могло звучать как «wielszy», а далее через суффикс -ин- образовалось притяжательное прилагательное: «Вельшинев» — то есть «принадлежащий Великому» или «относящийся к Великому». Второй вариант, менее вероятный, — связь с названием дерева «вельш» (ольха) в некоторых западнославянских диалектах, но это спорно: в польском для ольхи используют «olcha» или «olsza».

Исторически носители фамилии Вельшиневская могли происходить из мелкопоместной шляхты Великого княжества Литовского или Подляшья. В метриках и ревизских сказках XIX века эта фамилия встречается в Гродненской и Минской губерниях, что подтверждает её западнорусское происхождение. В Российской империи после разделов Речи Посполитой многие шляхтичи с фамилиями на -ский/-цкий переходили в мещанское или однодворческое сословие, если не могли подтвердить дворянство.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Вельшицкий, Вельшинов, Вельшинский — показывает, что форма Вельшиневская самая редкая. В ней сохранился архаичный суффикс -ев-, который в польской ономастике часто указывал на владельческое происхождение: не просто «из Вельшина», а «из поместья Вельшинева». В современном русском языке фамилия может писаться как через «е», так и через «ё» (Вельшинёвская), но в документах обычно фиксируется первый вариант.