Фамилия Вельсовская или Вельсовский — редкий пример, где географическая основа почти наверняка перевешивает лично-именную. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто образуются от крестильных имён (Иванов, Петров), модель на -ский/-цкий в русской традиции — почти всегда маркер территориальной принадлежности. Она указывала, откуда человек родом или каким поместьем владел: так возникали фамилии знати и дворянства, а позже — духовенства и крестьян, переселявшихся из одной местности в другую.

Основа «Вельсов-» напрямую отсылает к названию населённого пункта. На карте России и бывших земель Речи Посполитой таких топонимов несколько: Вельсово, Вельсовка, Вельсов. Самый вероятный источник — село или деревня с корнем «вельс-», который, в свою очередь, может восходить к древнему славянскому прозвищу или языческому имени Велес (бог скота, богатства и загробного мира у славян). Однако прямое заимствование из теонима маловероятно: чаще названия вроде Велесово, Велесичи или Вельск действительно связаны с культом Велеса, но форма «Вельсовский» — вторична, она появилась уже от имени села, а не от самого бога.

Менее вероятная, но допустимая версия — прозвищная. В диалектах «вельс» или «вельсун» могло означать великана, силача или, наоборот, неуклюжего человека (от общеславянского «велий» — большой). В таком случае фамилия образовывалась бы как Вельсов + суффикс -ский, что встречается редко и обычно в среде духовенства, где прозвища переделывали на «учёный» лад.

Примечательно, что фамилия почти не встречается за пределами бывшей территории Великого княжества Литовского — современные Беларусь, западные области России и восток Польши. Это дополнительно подтверждает топонимическую версию: именно там распространены названия на -ово и -овка, от которых и пошли «географические» фамилии на -ский. Носители Вельсовских в XIX веке с равной вероятностью могли быть и мещанами, и однодворцами, и крестьянами, но сама форма фамилии выдаёт, что предок когда-то отделился от своего «гнезда» — уехал из Вельсова и стал зваться по месту прежнего жительства. Других, более экзотических трактовок (от немецкого Wels или финского velho) ономастика не предлагает, и притягивать их нет оснований.