Фамилия Меличева указывает на женскую линию рода, а её мужская форма — Меличев. В основе фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Мелич, которое, скорее всего, образовано от тюркского слова «мелик» (царь, владыка, правитель). В русской среде это слово могло попасть через татарское или башкирское влияние, особенно в южных и восточных регионах, где контакты с тюркскими народами были тесными. Однако есть и более прозаичная версия: Мелич — это просторечная форма крестильного имени Емельян (от греческого «аймилиос» — ласковый, приветливый). В таком случае фамилия прошла цепочку: Емельян → Емеля → Мелич → Меличев. Этот путь характерен для русских фамилий, где начальный гласный отпадал, а суффикс -ич- указывал на отчество или прозвище.

Суффикс -ев в фамилии Меличев (и Меличева) — стандартный русский патронимический показатель, означающий «сын такого-то». В отличие от фамилий на -ин, которые образуются от основ на -а/-я, форма на -ев крепится к основам на мягкий согласный или -й. В данном случае основа Мелич даёт именно этот суффикс. В XIX веке такие фамилии чаще встречались в среде крестьян и мещан центральной России и Поволжья, где тюркские заимствования в быту были обычны.

Редкость фамилии Меличева в том, что она почти не дала вариантов с другим суффиксом — например, Меличкин или Меликов, — хотя однокоренной Меликов встречается чаще и явно восходит к тому же «мелику». Меличева же сохранила более архаичную форму, где прозвище не превратилось в имя, а осталось в роли отчества. Это говорит о том, что предки носительницы, вероятно, жили в местности, где прозвище закрепилось в документах именно в таком виде — без перехода в «Меликов».

Географически фамилия тяготеет к южнорусским областям: её фиксировали в Воронежской, Тамбовской и Рязанской губерниях. В этих краях слово «мелик» могло означать не столько царя, сколько зажиточного крестьянина или старосту, которого в шутку или всерьёз называли «меликом». Со временем прозвище потеряло социальный оттенок и стало просто фамильным знаком.