Фамилия Кельмачев — одна из тех, где корень звучит не по-русски, а суффикс — самый что ни на есть исконный. Разберемся, что стоит за этим сочетанием.

В основе фамилии лежит, скорее всего, прозвище или мирское имя Кельмач. Суффикс «-ач» в русских прозвищах обычно указывал на человека, склонного к какому-то действию или обладающего яркой чертой (ср. Ткач, Рыбач, Ловкач). Но корень «кельм» — явно не славянский. Самое правдоподобное объяснение — тюркское происхождение. В тюркских языках есть слово «кельма» (или «кельме») в значении «пришелец», «пришлый», «тот, кто пришел». Прозвище Кельмач могли дать новому человеку в деревне, переселенцу или чужаку. В русской среде это прозвище быстро обрастало уменьшительными формами, и суффикс «-ач» придал ему более бытовой, даже фамильярный оттенок.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с финно-угорскими языками, где встречаются похожие звуковые комплексы, обозначающие, например, «холод» или «северный ветер». Однако для центральной России, откуда происходит большинство носителей фамилии, тюркская версия убедительнее: контакты с татарами и башкирами были постоянными, и прозвища по принципу «чужак» давали часто.

По модели образования фамилия Кельмачев — классическая русская патронимическая (отчество) на «-ев». Суффикс «-ев» присоединялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или «ч», «ш», «щ», «ц». «Кельмач» дал «Кельмачев» — сын Кельмача. Таким образом, первый носитель фамилии был, скорее всего, сыном человека, которого в округе звали Кельмач. Фамилия не дворянская и не княжеская, а крестьянская или мещанская, что подтверждается её встречаемостью в переписях XIX века в Вятской, Пермской и северных поволжских губерниях — регионах активного смешения русского и тюркского населения.

Географически фамилия редкая, сконцентрирована в основном в Прикамье и на Урале. Встречаются варианты написания Кельмачов (с «о» под ударением), но нормативным для русского языка считается написание через «е» — Кельмачев. В дореволюционных записях можно найти форму Кельмачёв, но современная орфография закрепила безударный вариант.