Фамилия Меланченко напрямую связана с женским именем Меланья, которое восходит к греческому слову со значением «тёмная, смуглая». Так на Руси могли назвать девочку за смуглый цвет кожи или тёмные волосы, и это имя было довольно распространено в простонародной среде. В христианской традиции почитаются две святые с этим именем: преподобная Мелания, память которой приходится на 21 июня, и преподобная Мелания Римляныня, чей день отмечается 13 января.

Сама фамилия сформировалась по типичной для украинских и южнорусских земель модели. Суффикс -енко изначально означал «сын» или «потомок», а основа Меланч- появилась в результате усечения и добавления уменьшительного суффикса -ч- к имени Меланья. То есть Меланченко — это буквально «сын Меланьи» или «человек из рода Меланьи». Интересно, что фамилии от женских имён встречаются реже, чем от мужских, и обычно указывают на то, что родоначальницей семьи была женщина — возможно, вдова или мать, чьё имя закрепилось за детьми.

Активное закрепление фамилий на этих территориях происходило в XV–XVII веках, когда притяжательные формы с суффиксами -ов, -ев, -ин, -ко и -енко становились наследственными. Первоначально такие фамилии указывали на главу семейства, и потомок Меланьи со временем получил прозвание Меланченко, которое затем закрепилось официально.

Среди носителей фамилии выделяется Геннадий Александрович Меланченко (1937–1995), инженер и учёный, работавший в области создания средств преодоления противоракетной обороны. Он участвовал в исследованиях, разработке и внедрении в серийное производство комплексов защиты головных частей стратегических ракет. На его счету более 40 изобретений, из которых 11 нашли применение в ракетном производстве. Такая узкая и технически сложная сфера деятельности делает его биографию скорее исключением, чем типичным примером для большинства носителей фамилии, чьи предки, вероятно, были крестьянами или казаками.

Стоит заметить, что в написании фамилии иногда встречается вариант Меланьченко, но форма Меланченко более устоявшаяся и распространённая. Оба варианта восходят к одному корню и не меняют смысла: в основе всё та же «тёмная» Меланья.