Фамилия Мельчинский — относительно редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В отличие от распространённых фамилий на -ов и -ин, суффикс -ский указывает на иной способ образования: чаще всего так называли людей по названию местности, откуда они были родом (например, Мельчинский — выходец из села или поместья Мельчино, Мельча, Мельчин). Такая модель была особенно характерна для польской и западнорусской шляхты, а также для духовенства, которое часто получало фамилии по названиям церковных приходов или сёл.

Основа «Мельч-» вызывает два основных объяснения. Первое — топонимическое: на картах Беларуси, Украины и западных областей России встречаются населённые пункты с корнем Мельч- (например, Мельчи, Мельча). Второе — прозвищное: в основе может лежать слово «мельчить» (делать мелким, крошить) или «мельче» (сравнительная степень от «мелкий»). Прозвище Мельча могли дать человеку невысокого роста, либо тому, кто занимался дроблением чего-либо (например, зерна на мельнице или руды). Однако связь с мельницей здесь менее прямая, чем в фамилиях Мельников, Мельничук: суффикс -ин- скорее указывает на принадлежность к чему-то или кому-то, а не на профессию.

Версия с польским влиянием заслуживает отдельного внимания. Фамилии на -ский в восточнославянской среде часто имеют польские или украинские корни. Если предположить, что Мельчинский — это русифицированная форма польской фамилии Mielczyński (от mielczyć — молоть, дробить), то предок мог быть владельцем или арендатором мельницы. В пользу этой гипотезы говорит и то, что в польской ономастике фамилии с таким корнем фиксируются с XVI века.

Сословная принадлежность носителей фамилии могла быть разной. Среди Мельчинских встречались как крестьяне (особенно на территории современной Беларуси и Смоленщины), так и представители мелкопоместного дворянства. В метрических книгах XIX века фамилия изредка попадается в Волынской, Минской и Гродненской губерниях.

Однозначного ответа, от какого именно слова произошла фамилия, нет — слишком редкая и локальная. Но наиболее правдоподобной выглядит версия о географическом происхождении: предок Мельчинских жил в местечке с названием вроде Мельчи или Мельчино, а суффикс -ский просто указывал на его принадлежность к этому селу.