Фамилия Завельский, скорее всего, имеет не польское происхождение, как может показаться из-за типичного для польской шляхты суффикса -ский, а еврейское. В Российской империи, особенно в черте оседлости, фамилии с окончанием -ский массово давали еврейским мальчикам при поступлении в казенные училища или при записи в рекруты. Часто их образовывали от названия местечка, откуда происходил род. Основа «Завель» — это украинское или белорусское произношение имени Зеэв (Волк) или, что вероятнее, аббревиатура от имени Зелиг Вольф. В просторечии имя Зелиг могло звучать как «Зевель», а на письме закрепляться как «Завель».

Вторая версия, менее распространенная, связывает фамилию с географическим названием. В Польше и Беларуси существовали топонимы типа Завелье, Завель, Завелье — поселения «за велью», то есть за болотистой низиной или за валом. Житель такого места получал прозвище Завельский. Однако эта версия слабее, так как фамилия встречается в основном у еврейского населения, а не у польской или белорусской шляхты, которая чаще носила бы вариант Завельский с ударением на второй слог, как потомственный, а не искусственный.

Модель образования проста: корень Завель- (от антропонима или топонима) плюс типичный фамильный суффиксальный элемент -ск- и окончание -ий, указывающее на принадлежность. В документах XIX века можно встретить написание Завельскiй, что подчеркивает его искусственный, книжный характер — такие фамилии часто записывали в метриках чиновники, а не сами носители. В отличие от фамилий на -ович или -ин, Завельский не указывает на отчество или профессию, а скорее на место выхода или на «книжное» имя, данное при записи. Других однокоренных фамилий, вроде Завельцев или Завельников, практически не существует, что делает Завельского довольно изолированным в словообразовательном гнезде.