Фамилия Маркелов — одна из тех, что образованы напрямую от крестильного имени. В её основе лежит каноническое мужское имя Маркелл, которое в просторечии закрепилось как Маркел. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Маркелов буквально значит «сын Маркела» или «потомок Маркела».

С происхождением самого имени не всё однозначно. Наиболее распространённая версия — латинская: Маркелл переводится как «воинственный», то есть посвящённый Марсу, римскому богу войны. Однако есть и другое объяснение: в основе может лежать латинское слово «marcellus» — уменьшительная форма от «marcus», что значит «молоток» или просто «молот». Оба варианта имеют право на существование, но первый (связь с Марсом) встречается в ономастической литературе чаще.

Известен и небесный покровитель этого имени — мученик Маркелл Маккавей. По преданию, он был одним из семи братьев, ветхозаветных мучеников, казнённых в гонение царя Антиоха IV Эпифана за отказ нарушить закон Моисеев. Православная церковь чтит память Маркелла Маккавея 14 августа. Таким образом, фамилия Маркелов напрямую связана с древней христианской традицией и восходит к имени, которое носил один из ранних святых.

Если говорить о географии, то фамилия распространена по всей России, но чаще встречается в центральных и южных регионах. Встречаются также варианты написания — Маркеллов, но он гораздо реже и обычно указывает на церковное, а не бытовое произношение имени. По своему типу Маркелов — типичная «патронимическая» фамилия, то есть образованная от имени отца, и таких в России большинство.