Фамилия Мельгин — редкий случай, когда основа почти наверняка не славянская, а финно-угорская, но оформлена по русской модели. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Мельгин, то есть сын или потомок человека по прозвищу Мельга. Сама основа Мельг- с большой вероятностью восходит к вепсскому или карельскому слову mel’g — «мелкий», «неглубокий» (о воде, озере, заливе). В топонимике Северо-Запада и Карелии такие корни встречаются: речка Мельга, озеро Мельгозеро. Значит, прозвище Мельга могли дать человеку, жившему у мелкого водоёма, либо скуповатому, «мелкому» по характеру — хотя второе менее вероятно, так как прозвища по географическому признаку в этой среде типичнее.

Есть и другая версия, но слабая: связь с диалектным русским глаголом «мельгать» — мелькать, маячить. Тогда Мельга — человек, который постоянно на виду, суетливый или быстрый. Однако для фамилии с финно-угорским суффиксом -ин это менее органично: такие фамилии на Русском Севере и в Прионежье чаще образовывались именно от местных дославянских основ, а не от русских корней.

Географически фамилия Мельгин — северная. Встречается в Вологодской, Архангельской областях, в Карелии, реже в центральных регионах. Носители — скорее всего потомки крестьян или рыболовов из тех мест, где русские переселенцы смешивались с вепсами и карелами. Фамилия недворянская, не получила широкого распространения — это указывает на локальное бытование, без выхода в столичные сословия.

Интересная деталь: в переписях XIX века форма могла писаться через «о» — Мельгин или Мольгин, что отражает северное аканье. В современных базах встречаются единичные случаи, но фамилия не исчезла — она сохранилась именно там, где когда-то дали прозвище по признаку воды или местности.