Фамилия Мелентьув почти наверняка — искажённый вариант написания фамилии Мелентьев. В русской ономастике суффикс -ов стандартно присоединяется к основам на твёрдый согласный, а -ев — к основам на мягкий или шипящий. Исходная форма здесь — Мелентий, мужское каноническое имя. Имя Мелентий — это русская переработка греческого Мелентиос, которое, в свою очередь, восходит к слову «мелон» — «забота, попечение». В святцах имя осмыслялось как «заботливый», «попечительный».

Ошибка в написании — «Мелентьув» вместо «Мелентьев» — могла возникнуть по двум причинам. Первая: диалектное произношение. В некоторых южнорусских и украинских говорах безударное «е» после мягкого согласного звучит почти как «у» (явление, известное как «уканье»), и на письме это могли закрепить неграмотные или малограмотные писцы. Вторая: описка в документах, когда переписчик машинально написал «у» вместо «е» под влиянием частотного суффикса -ув (как в фамилиях Глазунов, Хрунов). Такое искажение — не редкость, и именно оно делает фамилию резко отличимой от стандартной.

Основа фамилии — имя Мелентий. В России это имя было не самым частым, но устойчиво бытовало в крестьянской и купеческой среде, особенно в северных и центральных губерниях. Человек по имени Мелентий получал отчество Мелентьевич, а его дети и домочадцы — фамилию Мелентьевы. Со временем часть носителей фамилии «потеряла» мягкий знак в конце основы или изменила гласную в суффиксе, что и дало вариант Мелентьув.

Встретить фамилию Мелентьув можно в основном среди потомков крестьян, чьи предки жили в регионах, где «уканье» было нормой: это юг России (Курская, Воронежская, Ростовская области) и отчасти Украина. В остальных случаях это, скорее всего, единичная ошибка в паспорте или метрике, которую семья не стала исправлять.

Однокоренные фамилии — Мелентьев, Мелентий, Мелентьевский. Все они восходят к одному имени, но различаются суффиксами, указывающими на способ образования: отчество (Мелентьев) или прозвище по отцу (Мелентьевский — из западнорусских земель, где был популярен суффикс -ский). Фамилия Мелентьув стоит особняком — она не столько вариант, сколько свидетельство живой народной фонетики, застывшей в бумагах.