Фамилия Мелитинский — один из тех случаев, когда внешне прозрачная форма обманчива. На первый взгляд, перед нами типичная фамилия на -ский, образованная от географического названия. И действительно, в её основе лежит топоним, но не в прямом, а в переносном, «церковном» смысле.

Самый вероятный источник — название города Мелитина (Малатья) в Малой Азии. В православной традиции известны святые, связанные с этим городом: например, мученики Мелитинские, пострадавшие в III–IV веках. Фамилию могли дать в духовном сословии: выпускнику семинарии или священнику, чья церковь была освящена в честь Мелитинских святых, а фамилию он получил «по храму». Такая практика была широко распространена в Российской империи в XVIII–XIX веках — искусственные фамилии на -ский нередко заменяли бытовые прозвища выходцам из духовенства.

Суффикс -инск- здесь не просто указывает на принадлежность, а является типичным для «идеологических» фамилий, произведённых от имён святых или церковных праздников. Сравните: Мелитинский — то же, что и, скажем, Успенский или Рождественский, только с менее известным топонимом за плечами.

Есть и более прозаичная, хотя и менее вероятная версия. В некоторых говорах «мелитиной» могли называть мелкую рыбу или даже определённый сорт муки. Однако эта гипотеза слабая: фамилии на -ский в крестьянской среде редки, а прозвище от подобной основы скорее дало бы форму Мелитин или Мелитинов.

Таким образом, носитель фамилии Мелитинский с высокой долей вероятности происходит из семьи священно- или церковнослужителей, получивших фамилию по храмовому празднику или почитаемому святому. Географически такие фамилии чаще всего встречались в центральных губерниях России, где было много семинарий и церковных приходов, но без привязки к конкретному селу — фамилия «книжная», а не местная.