Фамилия Амелёхин — яркий пример того, как просторечная форма церковного имени дала начало целому ряду родственных фамилий. В её основе лежит имя Амелёха, которое является разговорным вариантом крестильного имени Емельян. Само имя Емельян имеет двойную этимологию: с греческого его переводят как «льстивый», а с латинского — как «соперник» или «участник состязаний». Впрочем, есть и третья, менее вероятная версия, возводящая его к арабскому имени Амил («распорядитель»).

Словообразовательная модель здесь прозрачна и характерна для русских фамилий. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей сын?» — Амелёхин, то есть сын Амелёхи. Такая модель (основа на -а/-я + суффикс -ин) была особенно распространена в северных и центральных губерниях России, где прозвища и обиходные имена часто заканчивались на -еха, -оха, -уха (ср. Михеха, Тимоха, Амелёха).

Иногда в ономастике пытаются связать эту фамилию с тюркским прозвищем Мелик («князь»), бытовавшим на Руси в XIII–XVI веках. Однако эта версия выглядит натянутой: Амелёхин — фамилия славянская по форме и корню, и её связь с греко-латинским Емельяном гораздо естественнее исторически и фонетически.

Таким образом, предок современного носителя фамилии Амелёхин, скорее всего, был обычным человеком, которого в быту звали Амелёха — сокращённо от Емельян. Фамилия закрепилась как притяжательное прилагательное: сначала говорили «Иван, Амелёхин сын», а затем и просто «Амелёхин». Сегодня она встречается преимущественно в центральных областях России и в Поволжье, что подтверждает её исконно русское происхождение.