Фамилия Мальчева образована от старинного мирского имени Мальча. В прошлом, особенно в больших семьях, самого младшего ребёнка часто называли просто Малой, Малец, Малей или Мальча — все эти имена одного корня с прилагательным «малый». Со временем прозвище закреплялось за человеком, а его дети и внуки получали фамилию по отцу: Мальчева — буквально «дочь (или жена) Мальчи».

Менее вероятна версия, что в основе лежит имя Мал. Оно могло быть как самостоятельным крестильным именем, так и сокращением от церковных имён Малахий или Меланья. Однако форма Мальча с мягким знаком и суффиксом -ч- характерна именно для древнерусских обиходных имён, образованных от прилагательных (сравните: Мал → Мальча, Бел → Бельча). Поэтому версия с мирским именем Мальча выглядит предпочтительнее.

Фамилия Мальчева относится к распространённому типу русских фамилий на -ев. Суффикс -ев присоединялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или шипящий (Мальч- → Мальчев). В женском роде фамилия сохраняет ту же форму — Мальчева, что типично для русской ономастики.

Встречаемость фамилии невысока, что подтверждает её происхождение от редкого имени, а не от массового прозвища. Географически фамилия тяготеет к южнорусским и центральным областям, где мирские имена сохранялись дольше. В ономастических словарях фамилия Мальчева не фиксируется как широко известная, но её строение полностью соответствует классической модели русских фамилий от прозвищ, характеризующих возраст или размер человека.