Фамилия Мельгазиев — редкая и с точки зрения привычной русской модели звучит необычно. Её основа не связана с распространёнными славянскими корнями, а указывает на тюркское происхождение, скорее всего, казахское или ногайское. Разбор фамилии стоит начать с суффикса: окончание -ев (фонетический вариант -ов) — типичный русский патронимический суффикс, который «обрусел» фамилию, прикрепившись к иноязычной основе. Это значит, что предок носителя фамилии был известен под именем или прозвищем Мельгази, а его потомков в документах стали записывать как «сын Мельгазиев».

Само имя Мельгази, скорее всего, сложное тюркское. Первая часть, «мель», может восходить к слову «мел» (в значении «труд, беда») или к «мелдір» (прозрачный, ясный). Вторая часть — «гази» (араб. ġāzī — «воин за веру», «борец»). В тюркской ономастике компонент «гази» встречается часто (например, Газиев, Газыев). Таким образом, имя Мельгази могло означать «воин, не ведающий страха» или, по другой версии, «воин, прошедший через беды». В казахском языке есть личное имя Мелгазы, что подтверждает эту версию.

География бытования фамилии узкая. Наибольшая концентрация носителей — в Казахстане (особенно в Западно-Казахстанской и Атырауской областях) и в приграничных регионах России (Астраханская область, Калмыкия). Это указывает на связь с ногайцами или казахами Младшего жуза. В русских переписных книгах XVII–XVIII веков фамилия не встречается — она оформилась позже, в XIX веке, когда кочевое население стали массово приписывать к сословиям и давать фамилии по отцу.

Словообразовательная модель фамилии — «основа (тюркское имя) + русский суффикс принадлежности». Это типичный пример того, как русская бюрократическая машина адаптировала нерусские имена. Если бы фамилия сохранила тюркскую модель, она звучала бы как Мельгазиулы (сын Мельгази) или просто Мельгази. Появление суффикса -ев говорит о том, что предок был записан в документах на русский лад, скорее всего, при получении паспорта или приписке к волости.

Прозвищной или ремесленной версии у фамилии нет. Исходное имя Мельгази — личное, а не прозвище по занятию. Поэтому говорить о том, что предок был воином или земледельцем, можно лишь гипотетически: имя «воин» мог дать отец, желавший сыну доблести, но не обязательно, что сам носитель имени воевал. Спорных версий немного: иногда первую часть «мель» путают с русским словом «мель» (отмель), но это несостоятельно — фамилия не имеет славянской этимологии.