Фамилия Мельчугова — женская форма фамилии Мельчугов, а в её основе лежит прозвище Мельчуг. Это именование образовано от прилагательного «мелкий» в значении «некрупный, дробный, малый, небольшой; неглубокий, плоский». Скорее всего, так нарекли невысокого, бойкого человека — прозвище подчёркивало либо стать, либо подвижность нрава. Однако у слова есть и второе прочтение: Мельчугом могли называть торговца, который продавал в розницу, по мелочи. В этом случае именование относится к «профессиональным» прозвищам, указывающим на род занятий основателя фамилии.

Словообразовательная модель здесь прозрачна. Суффикс -уг- придаёт основе уменьшительно-пренебрежительный или, скорее, обиходный оттенок, характерный для народной речи. От прозвища Мельчуг возникло отчество-патроним Мельчугов, а уже от него — форма Мельчугова. Так что потомок человека с прозвищем Мельчуг со временем получил фамилию, которая закрепилась за семьёй.

Интересно, что фамилия встречается в разных, далеко отстоящих друг от друга регионах, и это не случайность, а следствие крестьянских переселений и освоения новых земель. Представители фамилии Мельчуговых упоминаются в исторических источниках. В Книге памяти Пермской области записан Василий Тимофеевич Мельчугов, родившийся в 1907 году в деревне Грязный Прудок Большесосновского района Пермской области. В Книге памяти Красноярского края есть сведения о Григории Семеновиче Мельчугове, 1907 года рождения, из села Иджа Ермаковской волости Минусинского уезда Енисейской губернии. В Книге памяти Кировской области значится Григорий Трофимович Мельчугов, родившийся в 1890 году в деревне Елиндор Кильмезского района Кировской области.

Все трое — крестьяне, и это показательно. Фамилия не дворянская, не купеческая, а именно народная, деревенская. Разброс мест записи — от Вятки до Сибири — говорит о том, что носители фамилии активно участвовали в переселенческом движении конца XIX — начала XX века. При этом в самой фамилии нет региональной привязки: она могла возникнуть в любом говоре, где бытовало слово «мелкий» и его производные. Поэтому точную географию появления фамилии указать сложно, но можно уверенно сказать, что она сложилась в среде простых людей, которых окружающие знали по меткому прозвищу.