Фамилия Маркелычев — редкий пример отчества второго порядка. Она образована не напрямую от личного имени, а от отчества: Маркелычев буквально означает «сын Маркелыча», то есть внук человека по имени Маркел. Такая модель встречается значительно реже, чем привычные фамилии на -ов/-ев или -ин, и указывает на более позднее оформление фамилии или на её бытование в среде, где сохранялась традиция точного указания родства через поколение.

В основе фамилии лежит крестильное имя Маркелл (церковная форма) или его упрощённый графический вариант Маркел. Происхождение имени двойственное. По одной версии, латинское Marcellus означает «воинственный» и связано с именем римского бога войны Марса. По другой, более прозаичной, корень восходит к слову «marcellus» — «молот». Оба значения могли повлиять на прозвищный смысл: предок-родоначальник мог получить имя в честь святого воина или как пожелание твёрдости и силы.

Известный небесный покровитель этого имени — мученик Маркелл Маккавей, один из семи братьев, казнённых в гонение Антиоха IV Эпифана за отказ нарушить закон Моисеев. Православная церковь чтит его память 14 августа. Фамилия Маркелычев, таким образом, несёт отсылку к ветхозаветной истории стойкости в вере.

Словообразовательный суффикс -ычев указывает на принадлежность к «внучьей» модели, характерной для северных и центральных регионов России, где отчества на -ыч/-ич дольше сохраняли самостоятельное значение. В отличие от фамилий на -ов, которые сразу закреплялись за потомками, Маркелычев мог возникнуть как полуотчество-полуфамилия в крестьянской или мещанской среде XIX века, когда фиксация родового имени ещё не устоялась.