Фамилия Войтелев — одна из тех, где за русским суффиксом скрывается нерусская основа. Она образована от имени Войтел, которое представляет собой народную, восточнославянскую переделку католического имени Войтех. Войтех (чешское Vojtěch, польское Wojciech) означает «утешение войска» или «тот, кто радует воинов» — имя было популярно в Польше, Чехии и среди западнорусских земель, особенно после канонизации святого Войтеха (Адальберта Пражского). В белорусском и украинском просторечии имя Войтех превратилось в Войтела, а от него уже по русской модели появился Войтелев — буквально «сын Войтела».

Суффикс -ев указывает на принадлежность: в XV–XVII веках так называли детей или слуг человека с таким именем. Если бы фамилия возникла в польской среде, она звучала бы как Войтеховский или Войтеховец, но форма на -ев — типично великорусская, северная или центральная. Носители фамилии Войтелев — это, скорее всего, потомки выходцев из западнорусских земель (Смоленщина, Брянщина, Псковщина), где имя Войтех было в ходу, но позже фамилия закрепилась уже в русской ономастике. Встречается она редко, в основном в центральных областях России, и не смешивается с фамилиями от слова «войт» (сельский староста) — там иная морфология.

В этимологических словарях фамилию нередко путают с Войтовым или Войтеховым, но разница принципиальна: Войтелев — от имени, а не от должности. Спорных версий здесь две: первая — что основа происходит от литовского Vaitelis (уменьшительное от Vaitkus, «войт»), но это маловероятно, так как литовские фамилии в русской среде обычно получали суффикс -ис или -ус, а не -ев. Вторая — что Войтел могло быть прозвищем от глагола «войтить» (входить) в диалектном значении, но это искусственное построение без исторических примеров. Самое правдоподобное объяснение — через имя Войтех, широко распространённое в Речи Посполитой и принесённое на Русь вместе с переселенцами.