Фамилия Вяльмисов — редкий пример того, как мордовское (эрзянское) имя легло в основу русской фамилии, пройдя через несколько столетий и географических привязок. Вопреки интуитивному ожиданию, её корень не связан с русским словом «вялый» или чем-то медлительным. Исходная форма — мужское имя Вельмис.

Ономастика восходит к эрзянскому глаголу «вельмемс» — «воскреснуть, ожить» или «зародиться». Вкладывая в имя такой смысл, родители желали сыну долгой, полнокровной жизни, как бы заново рождённому. Имя Вельмис оказалось настолько употребительным в Поволжье XVII века, что дало название реке Вельмисевке (правый приток Отвеля, бассейн Вяди и Суры) и починку Вельмисев. Писцовая книга 1623 года фиксирует в этих краях «бортного ухожая Вельмиску Уздеватова» — то есть человека, занимавшегося сбором мёда диких пчёл. А в 1624 году упоминается Вельмис Арыков, чьё имя закрепилось за поселением.

Фамилия Вяльмисов образована по стандартной русской модели: к основе Вельмис- добавился патронимический суффикс -ов, означающий «сын Вельмиса». Со временем безударное «е» в первом слоге перешло в «я» — так возникло современное написание Вяльмисов. Этот фонетический сдвиг (е → я) типичен для южнорусских и некоторых среднерусских говоров, но в данном случае он мог закрепиться и при адаптации мордовского имени в русской письменности.

Таким образом, носитель фамилии Вяльмисов — потомок человека по имени Вельмис, жившего в XVII веке на территории современной Мордовии или Нижегородской области, в зоне бортничества и речных угодий. Фамилия сохранила не только имя, но и память о конкретном ландшафте: реке, починке и промысле предков.