Фамилия Марельтуев — один из тех редких случаев, когда в основе лежит не русское, а тюркское или монгольское прозвище, перешедшее в фамилию через русскую модель оформления. Разбирать её стоит с конца: суффикс -ев указывает на типичную русскую патронимическую форму (чей? — Марельтуев), то есть «сын Марельтуя». Сама же основа Марельтуй — это, скорее всего, личное имя или прозвище, бытовавшее у народов Южной Сибири, Прибайкалья или Алтая. В тюркских и монгольских языках распространены имена с компонентом «туй» (праздник, пир, торжество) или «туу» (рождение, происхождение). Первая часть «марел» может восходить к диалектному слову со значением «сильный», «крепкий» или к имени собственному, но точное значение восстановить сложно — письменных источников по такой фамилии практически нет.

Вероятнее всего, фамилия Марельтуев образовалась в XIX — начале XX века, когда коренное население Сибири и Забайкалья массово получало фамилии по отцу — с русскими суффиксами. Носитель прозвища Марельтуй мог быть бурятом, хакасом, тувинцем или представителем другого народа, у которого имя-прозвище звучало как Марельтуй. Русские чиновники или священники, записывая его в метрику, просто добавили родовое окончание «-ев». Это объясняет, почему фамилия звучит непривычно для русского уха, но подчиняется русской грамматике.

Географически фамилия сегодня встречается крайне редко, и её ареал — Восточная Сибирь, прежде всего Бурятия и Иркутская область. Это подтверждает гипотезу о бурятском происхождении: у бурят имя Туй (Той) не редкость, а «марэл» может быть вариантом слова «маршал» или «маргэл» (мудрый, хитрый) в местном диалекте. Прямых аналогов в русских фамилиях нет: однокоренные формы вроде Мартуев, Мартунов встречаются, но Марельтуев стоит особняком — из-за редкого сочетания «ль» и «туй».

Других версий, которые стоило бы рассматривать всерьёз, нет. Притягивать сюда финно-угорские корни или славянские прозвища не имеет смысла: словообразовательная модель слишком прозрачно указывает на тюрко-монгольскую основу. Фамилия не имеет отношения к дворянству или известным родам — это поздняя, народная, по сути, отчество, застывшее в паспорте.