Фамилия Вельянинова — женская форма от Вельянинов. Её основа — прозвище Вельянин, а корень уходит в диалектное слово «вель» или «велья», которое в русских говорах означало «большой», «огромный», «сильный». В древнерусском языке «велий» — это «великий», и это же слово встречается в церковнославянских текстах. Таким образом, Вельянин — человек, которого прозвали за рост, силу или властный характер «великим», «большим». Фамилия образована по стандартной модели: прозвище на -янин (как, скажем, Дворянин или Селянин) плюс типичный русский суффикс -ов, указывающий на принадлежность: «сын Вельянина».

Интересная деталь: в отличие от широко распространённой фамилии Великанов, которая тоже образована от «великий», Вельянинов — более редкий вариант. Он сохранил архаичную форму прилагательного «велий», которая почти вышла из употребления в живой речи к XVII–XVIII векам. Это указывает на то, что прозвище могли дать довольно рано, и фамилия закрепилась в тех семьях, где не произошло замены на более привычное «великий».

Географически фамилия Вельяниновы встречается в основном в центральных и северных регионах России. В переписных книгах XVI–XVII веков можно найти упоминания Вельяниновых среди служилых людей и крестьян. Сословная принадлежность не была единой: известны как дворянские роды Вельяниновых (внесённые в родословные книги, например, по Тверской губернии), так и крестьянские ветви. В дворянском варианте фамилия иногда писалась через «а» — Валянинов, но это скорее искажение при записи.

Суффикс -ин в женской форме указывает на принадлежность к мужу или отцу. Вельянинова — это либо жена Вельянинова, либо дочь. Сама по себе фамилия не имеет ярко выраженного социального оттенка, но её архаичное звучание выдаёт глубокие корни в допетровской Руси.