Фамилия Максимельянов — редкий пример того, как церковное имя получило двойную обработку: сначала его «обкатала» народная речь, а затем к нему добавили стандартный русский суффикс принадлежности. В основе лежит каноническое имя Максимилиан, которое в бытовом произношении часто упрощалось до Максимельян — с выпадением одного «и» и смягчением окончания. Именно от этой разговорной формы и пошла фамилия.

Суффикс -ов указывает на прямое патронимическое происхождение: Максимельянов — буквально «сын Максимельяна». Такая модель была самой распространённой в центральной России и на севере, где фамилии образовывали от полной формы имени, а не от уменьшительной. Интересно, что в документах XIX века встречаются варианты написания через «и» — Максимильянов, но именно форма с «е» (Максимельянов) встречается реже и выдает местное, «живое» произношение, не подправленное канцелярией.

Само имя Максимилиан — латинского происхождения и означает «величайший» (от maximus). В святцы оно вошло благодаря нескольким раннехристианским мученикам, но в русской деревне приживалось с трудом: слишком длинное и торжественное для крестьянского обихода. Поэтому носители фамилии Максимельянов — это, скорее всего, потомки людей из духовного сословия или мещан, где ценились «благозвучные» имена, либо из семей, где имя передавалось по традиции в честь деда. В крестьянской среде такая фамилия — редкость, что сразу сужает круг возможных предков.

В географическом плане фамилия тяготеет к южным и центральным губерниям Российской империи, но нигде не образует плотных гнёзд. По данным переписей, единичные Максимельяновы встречались в Курской, Воронежской и Тамбовской губерниях — там, где имя Максимилиан иногда давали в честь местночтимых святых. Сейчас фамилия остаётся малочисленной, и её носители, скорее всего, связаны общим предком, жившим не позднее середины XVIII века.