Velilla del Río Carrión es una localidad y municipio en la provincia de Palencia, en la Comunidad autónoma de Castilla y León, España. Está situada en la comarca Montaña Palentina, junto a los límites provinciales de León y Cantabria. Cuenta con una población de 1.279 habitantes (1.520 el municipio, INE 2010).
Ubicada en el valle del río Carrión, y en el Parque Natural de Fuentes Carrionas y Fuente Cobre-Montaña Palentina, lo que le confiere una gran riqueza en fauna y flora, el municipio del que es ayuntamiento alberga algunas de las mayores elevaciones de la montaña palentina. Esto convierte su clima en frío y nivoso en invierno y suave en verano.
Existe constancia de que los cántabros, concretamente los tamáricos fueron los primeros pobladores de la zona, fundadores de Tamarica, aproximadamente en el siglo III a. C., que se correspondería con la actual Velilla. Hasta 1949 su nombre fue Velilla de Guardo.
Es una localidad que ha vivido el último siglo bajo la decisiva influencia de la minería del carbón, sumida actualmente en una grave crisis, lo que ha provocado un brusco descenso de la población. La única industria que se mantiene es la central térmica que la empresa Iberdrola tiene ubicada en el municipio.