Фамилия Мельчукова — женская форма, мужской вариант — Мельчуков. В основе фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Мельчук. Разбор словообразовательной модели сразу указывает на восточнославянское происхождение: суффикс -ук/-чук типичен для украинского, белорусского и южнорусского регионов. Он указывал на принадлежность: Мельчук — сын или потомок Мелька (или Мельки). А вот Мелько, в свою очередь, — уменьшительная форма от имени Мелентий (греческого происхождения, от слова «мелёс» — заботливый) или от Мельхиседек (библейское имя). Но гораздо вероятнее, что основа связана не с церковным именем, а с мирским прозвищем Мель (или Мел) — от глагола «молоть» или существительного «мельница». В таком случае Мельчук — сын мельника, либо человек, работавший на мельнице, либо получивший прозвище за говорливость («молоть языком»). Эта версия подкрепляется тем, что фамилии на -чук часто образовывались от профессий и занятий отца: Кузнечук, Ткачук, Ковальчук. Мельчуков — логичное продолжение: сначала Мельчук (прозвище или фамилия в украинской среде), а затем при русификации или переходе в великорусскую среду добавился суффикс -ов, закрепивший фамилию в форме Мельчуков.

Фамилия редкая, в списках частотных не встречается. Географически её стоит искать в регионах, где активно бытовали фамилии на -ук: Черниговская, Полтавская, Харьковская губернии, а также в южных областях России (Кубань, Ростовская область), куда переселялись украинцы. Интересная деталь: ударение в фамилии может падать как на последний слог (Мельчуко́в), так и на второй (Мельчу́ков) — это зависит от местной традиции. Первый вариант более характерен для украинского произношения, второй — для русского. Социальный контекст: носители фамилии почти наверняка происходят из крестьянской или казачьей среды, где прозвища по ремеслу были основным источником фамилий. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Однокоренные фамилии — Мельников, Мельниченко, Мельчук — встречаются намного чаще, а Мельчукова сохраняет редкий суффикс, прямо указывающий на малороссийские корни предка.