Piliakalnis įrengtas Alanto kairiajame krante, prie Tyrupalio žiočių esančiame aukštumos kyšulyje. Greičiausiai ovali, pailga Š-P kryptimi aikštelė buvo įrengta šio kyšulio Š dalyje. Ji buvo apie 40 m ilgio, išliko tik jos 2-7,5 m pločio V kraštas ir V šlaitas. Jos P krašte nuo aukštumos buvęs supiltas 0,5 m aukščio, 7 m pločio pylimas kiek lenktais galais, kurio išorinis 1,5 m aukščio šlaitas leidžiasi į P buvusį priešpilį. Į P nuo pylimo buvo įrengtas keturkampio formos, apie 15 m ilgio ir maždaug tokio pat pločio priešpilis. Jo išliko taip pat tik 2 m pločio V dalis ir V šlaitas. Priešpilio aikštelės P šlaite buvo iškastas 4,5 m pločio, 1,5 m gylio griovys, už kurio supiltas 0,5 m aukščio, 4 m pločio pylimas. Jo išorinis 2 m aukščio šlaitas pereina į piliakalnio šlaitą. Piliakalnio ir priešpilio šlaitai statūs, 20-25 m aukščio. Kartu su priešpiliu, aikštelės bei priešpilio gynybiniais įrenginiais Vėlaičių piliakalnis užėmė apie 90 m ilgio aukštumos kyšulį.
Beveik visą piliakalnį nuplovė Alantas, R piliakalnio kraštas pamažu griūna toliau. Apaugęs medžiais.
1996-1997 m. G. Zabiela ištyrė visas piliakalnio liekanas iš viso 348 m2, aptiko iki 0,5 m kultūrinį sluoksnį su akmenų grindiniais, stulpaviete, ankstyva brūkšniuota ir lygia keramika, geležiniu ietigaliu. Padarius pylimų pjūvius, nustatyta, kad jie pilti per vieną kartą iš smėlio, tvirtinti akmenimis.
Š papėdėje 1 ha plote yra papėdės gyvenvietė (tyrinėta 1997 m.) su 40 cm storio I tūkst. kultūriniu sluoksniu, kuriame rasta lipdytos keramikos, molio tinko.
Piliakalnis datuojamas I tūkst. pr. Kr. pabaiga ir IX-X a.
Pasiekiamas Kretingos-Vėlaičių keliu pervažiavus Tyrupalį, pasukus į kairę (Š) už sodybos ir laukais paėjus į ŠV 400 m.
Lit.: LAA, p. 178 (Nr. 801); Zabiela, 1998e.
