Le nom Amelio a une origine anthroponymique et dérive du prénom Amèlio (et son féminin Amèlia), prolongement du nomen du latin tardif Amelius. Ce prénom se répandit en Italie au bas Moyen Âge, en partie grâce à la popularité du personnage d'Amelio, l'un des protagonistes du poème carolingien français Amis et Amiles, très connu en Italie.

E. De Felice comme A. Bongioanni s'accordent sur cette interprétation et soulignent en outre l'influence du culte de saint Amelio de Mortara, vénéré comme patron de Mortara, ce qui contribua au maintien et à la diffusion du prénom.

À partir de cette base s'est développée une vaste famille de variantes régionales. Bongioanni signale des formes de Ligurie et du Piémont comme Amelio, Amerio, Ameglio, des formes de Vénétie comme Damerini et la variante de Lombardie Milesi, considérée comme une contraction d'Amilési. Ces différences reflètent des processus phonétiques et dialectaux propres à chaque région.

Quant à la diffusion, le nom Amelio présente une présence modérée dans le sud de l'Italie, tandis que beaucoup de ses variantes se concentrent dans le Nord-Ouest, ce qui témoigne d'une expansion géographique à partir d'un même prénom d'origine médiévale.

V. Blunda estime pour sa part qu'il s'agit d'un nom sicilien d'origine germanique, dérivé du prénom Amal, racine patronymique liée à la dynastie des Amales, maison royale des Ostrogoths à laquelle appartint Théodoric le Grand (454-526). Le nom dynastique se répandit largement dans l'onomastique médiévale italienne comme signe de prestige. La terminaison -elio résulte de l'adaptation au système morphologique de l'italien, avec le suffixe diminutif appliqué à la base germanique.