Фамилия Вельских — одна из тех, что сразу указывает на географию. Её основа — топоним, название населённого пункта. Скорее всего, предок носителя этой фамилии был родом из города, села или деревни с названием Велье, Вельск, Велья или Вельское. Таких мест в России немало: достаточно вспомнить город Вельск в Архангельской области, несколько деревень Велье в Псковской и Новгородской областях, а также Велье в Тверской. Модель образования проста: к названию места прибавили суффикс -ск-, а окончание -их указывает на принадлежность к роду, на «тех, кто из Велья».

Суффикс -их в русских фамилиях — редкий гость. Он характерен для северных и сибирских говоров, где фамилии часто отвечали на вопрос «чьи?»: Вельских, Черных, Босых. Здесь он работает как показатель множественного числа, означая «из семьи Вельских». Именно эта деталь — окончание -их — делает фамилию не столько «дворянской» (как, например, Вельский), сколько крестьянской или мещанской, закрепившейся в определённом регионе. Если бы фамилия звучала как Вельский, она могла бы принадлежать польскому шляхтичу или русскому дворянину, но форма Вельских выдаёт иную социальную среду.

Не исключено и другое происхождение — от прозвища. В диалектах слово «вель» или «велья» могло означать нечто большое, сильное (сравните с «велий» — великий). В этом случае прозвище Вельский давали рослому, могучему человеку. Однако эта версия менее вероятна: фамилии на -ских от личных прозвищ встречаются реже, чем от географических названий. Если бы прозвище было основой, мы бы скорее увидели форму Вельев или Вельцов.

В документах фамилия встречается с XVII века, преимущественно на Русском Севере. В переписных книгах Вологодского уезда и Архангельской губернии можно найти крестьян и посадских людей с фамилией Вельских. В XIX веке она прочно закрепилась за жителями Вельского уезда, что лишний раз подтверждает её «топонимический» корень. Сегодня Вельских — фамилия нечастотная, но узнаваемая в северных областях, и её носители, скорее всего, потомки тех, кто когда-то уехал из Велья или Вельска, сохранив в родовом имени память о месте.