Фамилия Верцелиус — редкий пример, когда русская по сути фамилия записана в латинизированной форме. Если отбросить окончание «-ус», типичное для искусственных семинаристских фамилий, то остаётся корень «Верцел-». Скорее всего, в основе лежит немецкая или еврейская фамилия Вертцель (Wertzel) или Верцель (Werzel), которую при зачислении в духовное училище или семинарию переделали на латинский манер. В XVIII–XIX веках это была обычная практика: будущим священникам давали фамилии, звучащие «по-учёному», с суффиксами «-ус», «-ий» или «-ский».

По другой версии, фамилия могла возникнуть от прозвища «Верзель» или «Верцель», которое давали человеку с беспокойным, «вертлявым» характером (от диалектного глагола «верзать» — вертеться, суетиться). Однако эта гипотеза менее вероятна: окончание «-ус» жёстко указывает на книжное, а не народное происхождение.

Географически фамилия привязана к западным губерниям Российской империи — территориям современной Беларуси, Украины и западных областей России. Именно там, в зоне контакта с польским и немецким населением, чаще всего встречались немецкие корни, переделанные в семинарские фамилии. Носители Верцелиус, как правило, были выходцами из духовного сословия: священниками, псаломщиками или учителями церковно-приходских школ.

Стоит обратить внимание на то, что фамилия не имеет славянского суффикса (-ов, -ин, -ский). Это сразу отличает её от подавляющего большинства русских фамилий и ставит в один ряд с такими же латинизированными образованиями, как Сперанский, Цветаев или Беневоленский. В современной России Верцелиус — крайне редкая фамилия, и её носители почти наверняка являются потомками одного или нескольких священнических родов, разошедшихся по разным губерниям.