Tėvai: Jurgis Velėnius (1871–?) iš Sterkiškio ir Adelė Urbšytė-Velėnienė – žemdirbiai ūkininkai, turėjo 8 hektarus žemės. Augo šešių vaikų šeimoje, buvo jauniausias. Broliai ir seserys: Aleksas Velėnius-Velanis-Tigras (1905 – po 1957) – laisvės gynėjas partizanų būrio ir kuopos vadas, politinis kalinys, Stefanija Velėniūtė-Jurgelionienė (1907–1980) – žemdirbė, Antanas Velėnius, Jonas Velėnius ir Aleksandra Velėniūtė.

XX a. pradžioje šeima buvo pasitraukusi į Rusiją, kur gimė visi vaikai. Grįžusi į Lietuvą po 1920 m., šeima įsikūrė ir gyveno tėvo tėviškėje Sterkiškyje (Anykščių r.). Tėvui anksti mirus, užaugo su motina ir vyresniais šeimos vaikais.

Nepriklausomoje Lietuvoje A. Velėnius buvo šaulys, Lietuvos šaulių sąjungos Utenos rinktinės Debeikių šaulių būrio narys. Jis buvo mobilizuotas ir tarnavo Lietuvos kariuomenėje, tarnybą baigė kaip puskarininkis.

1944 m. rudenį A. Velėnius sutelkė pirmąjį Debeikių apylinkėse laisvės gynėjų Tauro būrį, kuriame buvo arti 20-ies Aknysčių ir Sterkiškio kaimų jaunuolių ir vyrų, buvo šio partizanų būrio vadas. Būrys įsirengė slėptuvę Aknysčių kaimo miške šalia Šventosios. Tarp suaugusių laisvės kovotojų šiame būryje buvo ir paauglys Povilas Rožanskas.

1945 m. balandžio pradžioje šiose apylinkėse buvo surengta karinė operacija, mišką apsupo sovietinės kariuomenės dalinys. A. Velėnius organizavo laisvės gynėjų pasitraukimą, persikeliant valtele per Šventąją į dešiniajame jos krante buvusį Kuprių mišką.

Žuvo 1945 m. balandžio 11 d. Kuprių k. (Anykščių r.) – buvo nukautas mūšyje, susidūrus kariuomenei ir atsitraukiantiems partizanams. Kartu žuvo dar keturi partizanai: Povilas Kemeikis (1922–1945), Povilas Mikšys (1918–1945), Jonas Vilutis ir Stasys Vilutis (1915–1945). Palaidotas Debeikių (Anykščių r.) kapinėse.