К. И. Величко — автор свыше 70 трудов по военно-инженерному искусству, внесший крупный вклад в его развитие. В книге «Оборонительные средства крепостей против ускоренных атак» (1892) он обосновал приемы заблаговременной инженерной подготовки местности и наметил принципы построения укрепленных районов, развитые им в последующих работах. В 1916 г. он предложил новую форму инженерного оборудования местности для наступления — инженерные плацдармы. Много сделал для разработки современных военно-инженерных принципов и становления советской военно-инженерной школы. В числе его трудов: «Исследование новейших средств осады и обороны сухопутных крепостей» (1890), «Крепости и крепостные железные дороги» (1897), «Условия работ и жизнь войск на Квантуне» (1900), «Маневренная крепость» (1914), «Крепости до и после мировой войны 1914–1918 гг.» (1922), «Русские крепости в связи с операциями полевых армий в мировую войну» (1926) и другие.