Η κατασκευή κατοικιών στο Βελημάχι, όπως και στους περισσότερους οικισμούς της ορεινής Αρκαδίας, στηρίζεται στην οικοδομική της πέτρας και του ξύλου. Παλιότερα, ήταν ευρέως διαδεδομένη η χρήση σχιστόπλακας για τη στέγαση των οικιών αλλά πλέον την αντικαθιστά η χρήση κεραμιδιών.
Πρόκειται για κτίσματα με δύο στάθμες προσαρμοσμένα στις κλίσεις του εδάφους , που αποτελούνται από το κατώι (συνήθως ημιυπόγειο) και το ανώι -υπερυψωμένο ισόγειο. Λόγω της μορφολογίας τους αυτής, η θεμελίωση γίνεται μέσα στο βράχο. Συχνά παρουσιάζεται λίθινος θόλος στα κατώγια των κτιρίων που εξυπηρετούσε σε διάφορους σκοπούς, πχ συντήρηση τροφίμων, υποστήριξη φούρνου-τζακιού, φύλαξη ζώων. Η λιθοδομή γίνεται προέκταση του βράχου, τόσο κατακόρυφα όσο και οριζόντια, και διαμορφώνει την κάτοψη του σπιτιού. Παρατηρούνται αρκετοί τύποι λιθοδομής που διακρίνονται από την ποιότητα και το είδος της λάξευσης τους. Συνήθως, η λάξευση περιορίζεται στα αγκωνάρια, γύρω από τα ανοίγματα, και τη γωνία. Όλοι οι τύποι όμως χαρακτηρίζονται από ένα κοινό στοιχείο, το εσωτερικό δέσιμο τους με τις ξυλοδεσιές. Αυτές τοποθετούνται περιμετρικά σε διάφορα ύψη - στην έδραση των δοκών του πατώματος και της στέγης- και συνδυάζονται συχνά με τις ποδιές και τα υπέρθυρα των κουφωμάτων. Μόνο πρόσφατα διαδόθηκε η χρήση τσιμεντοκονίας στους πέτρινους τοίχους, είτε για συμπλήρωση είτε για επίχρισμα και προστασία από την υγρασία. Λίθινες, τέλος, είναι οι σκάλες είτε εσωτερικές είτε εξωτερικές, αν και το δείγμα που εντοπίζεται είναι περιορισμένο.
Το ξύλο, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιείται σε μεγάλο βαθμό στον οικισμό αυτόν, με ποικιλία ειδών ξυλείας στις στέγες, τα πατώματα, τους εξώστες και τα κουφώματα. Ενδεικτικά αναφέρεται από τους κατοίκους ότι χρησιμοποιούνται δοκάρια λεύκας και μαδέρια δένδρου (είδος βελανιδιάς) στην κατασκευή του πατώματος. Τα ξύλινα κουφώματα εντοπίζονται σε συνδυασμό με ξύλινα παντζούρια αν και αρκετές φορές παρατηρείται αντικατάστασή τους με καινούργια σιδερένια ή αλουμινένια που προσφέρουν καλύτερη μόνωση και μεγαλύτερη ασφάλεια. Αντίστοιχα, οι παραδοσιακοί ξύλινοι εξώστες έχουν αντικατασταθεί στην πλειοψηφία τους με νέους από οπλισμένο σκυρόδεμα, καθώς ο ξύλινος φέρων οργανισμός τους έχει υποστεί τη φθορά του χρόνου και των καιρικών συνθηκών. Επίσης, μεγάλο ποσοστό στεγών έχει ανακατασκευασθεί, διατηρώντας βέβαια το ξύλο ως βασικό στοιχείο της κατασκευής, με νέους βιομηχανικούς φορείς και κεραμίδια.
Συνολικά, το Βελημάχι έχει υποστεί αρκετές επεμβάσεις που έχουν αλλοιώσει την παραδοσιακή εικόνα του. Χαρακτηριστικότερο παράδειγμα είναι η ευρεία χρήση οπλισμένου σκυροδέματος σε πολλά σημεία της κατασκευής (σενάζ, εξώστες, υποστυλώματα), η επίχριση των πέτρινων τοίχων με ασβεστοκονίαμα και η διάδοση της χρήσης αλουμινίου στα κουφώματα. Αυτού του είδους οι επεμβάσεις με τα σύγχρονα μέσα και υλικά μπορεί να εξυπηρετούν σε μεγάλο μέρος τις ανάγκες των κατοίκων αλλά έχουν συντελέσει στη μορφολογική αλλοίωση του χωριού και την παραποίηση της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής και οικοδομικής.