Фамилия Мальчев образована от старинного мирского имени Мальча. В основе этого имени — корень «мал-», тот же, что и в слове «малый». В прошлом в больших семьях младшего ребёнка часто не называли полным крестильным именем, а звали попросту: Малой, Малец, Малей или Мальча. Такие имена-прозвища были распространены до введения обязательных фамилий и не считались обидными — они просто указывали на возраст или положение в семье. Потомок человека по имени Мальча со временем получил фамилию Мальчев, то есть «сын Мальчи».

Менее вероятно, что в основе фамилии лежит имя Мал. Оно могло быть как самостоятельным крестильным именем, так и сокращённой формой от имён Малахий или Меланья. Однако версия с именем Мальча выглядит убедительнее: суффикс «-ч-» в основе указывает на уменьшительно-ласкательную форму, характерную именно для бытовых, нецерковных имён.

По модели образования фамилия Мальчев — типичная для русского севера и центральных областей. Суффикс «-ев» присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или «ч». Редкость этой фамилии объясняется тем, что исходное имя Мальча вышло из употребления уже к XVII–XVIII векам, уступив место полным христианским именам. Поэтому Мальчевы встречаются нечасто, и их родословная, скорее всего, уходит корнями в крестьянскую или посадскую среду допетровской Руси.