Фамилия Вителева образована от мужского варианта Вителев, и её основа идёт от прозвища или нецерковного имени Витель. Слово «витель» в русских говорах имело несколько значений, и чтобы понять, какое из них стало источником фамилии, стоит присмотреться к географии и контексту.

Самое вероятное объяснение — через глагол «вить». Вителем в ряде регионов называли того, кто занимается витьём верёвок, канатов или плетением из лыка, бересты. Это ремесленное прозвище: витель — мастер по изготовлению витых изделий. Такая фамилия могла появиться в среде крестьян или городских ремесленников, где род занятий часто закреплялся за человеком в качестве прозвания.

Менее распространённая, но тоже возможная версия — от диалектного слова «витель» в значении «вертлявый, непоседливый человек». В этом случае прозвище давали по характеру, а не по профессии. Оба варианта укладываются в типичную модель образования русских фамилий на -ев от основ на мягкий согласный.

Форма Вителев — патронимическая, то есть «сын Вителя». Суффикс -ев указывает на принадлежность, и первоначально фамилия звучала как «Вителев сын», а затем закрепилась в полной форме. Встречается она преимущественно в центральных и северных областях России, где были развиты промыслы, связанные с плетением и витьём. В словаре Б. Унбегауна подобные фамилии (Витков, Витушкин) разбираются как производные от слов, связанных с витьём, что подтверждает ремесленную версию.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Витушкин, Витков, Витенев, — то Вителева стоит особняком из-за редкого суффикса -ель. Такая модель встречается реже, чем -ов или -ин, и указывает на более архаичное прозвище, возможно, записанное до закрепления стандартных фамильных окончаний. Таким образом, предок носительницы этой фамилии с высокой долей вероятности был либо мастером по плетению, либо получил прозвище за живой, подвижный нрав.