Фамилия Мельчарек — яркий пример того, как польская словообразовательная модель «переплавила» простое ремесленное прозвище. В основе лежит корень «мельч-», который восходит к польскому mielcarz или mielczarz — «мельник», «тот, кто мелет зерно». Это не единственная фамилия от этого занятия: в Польше распространены Мельчар, Мельчаж, а также более русифицированные Мельниковы. Но суффикс «-ек» (в оригинале -ek) придаёт Мельчареку уменьшительно-ласкательный или, что вероятнее, сыновий оттенок — «маленький мельник» или «сын мельника».

В польской ономастике суффикс -ek — один из самых частых при образовании фамилий от профессий и прозвищ. Он указывал либо на молодого человека, подмастерья, либо на потомка: Мельчарек — это буквально «мельников сын». Ударение в польском варианте падает на предпоследний слог (Мельча́рек), но в русскоязычной среде его часто смещают на первый или последний, что ведёт к искажению первоначального звучания.

Географически фамилия привязана к юго-востоку Польши и историческим землям Галиции. Много Мельчареков встречается в Малопольском воеводстве и окрестностях Жешува. На территорию бывшей Российской империи, в частности на Волынь и в Подолье, фамилия попала с волнами переселений польских крестьян и мелкой шляхты в XIX веке. Поэтому в белорусских и украинских метриках Мельчарек мог писаться и как Мельчарэк, и как Мельчарик — под влиянием местной произносительной нормы.

Род занятий предка ясен: он был связан с мукомольным делом. Мельница в польской деревне была центром хозяйственной жизни, и мельник — человек зажиточный и уважаемый, но часто с неоднозначной репутацией. В польском фольклоре мельник — фигура хитрая, не чурающаяся обвеса и махинаций с помолом. Однако к фамилии это прямого отношения не имеет: она лишь фиксирует социальную роль, а не личные качества.

Сейчас Мельчарек — фамилия редкая даже в Польше, а в России встречается единично. Её носители — потомки тех, кто сохранил фамильное прозвание в почти неизменном виде, не русифицировав его до Мельникова или Мельничука.