Фамилия Мелхиседеков — редчайший случай в русском ономастиконе. Она восходит не к мирскому прозвищу или профессии, а напрямую к библейскому имени Мелхиседек (ивр. Малки-Цедек — «царь правды» или «мой царь — справедливость»). В Ветхом Завете Мелхиседек — царь Салима и священник Бога Всевышнего, благословивший Авраама. Это имя в православной традиции встречается в святцах, но как крестильное оно было исключительно редким, обычно его давали монахам при постриге.

Образование фамилии стандартное для русской модели: суффикс -ов присоединили к основе Мелхиседек-, указав на принадлежность («чей?» — сын Мелхиседека). Фактически это патроним, который превратился в наследственную фамилию. Поскольку само имя было нераспространённым среди мирян, Мелхиседековы почти наверняка происходят из духовного сословия. В среде священников и монахов библейские имена давали чаще, чем в крестьянской или купеческой среде, и именно там патронимы на -ов закреплялись за целыми династиями.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным губерниям Российской империи, но массового распространения не получила. В современных базах данных (например, по Москве или Санкт-Петербургу) Мелхиседековы встречаются единично — это следствие естественной убыли редких фамилий и смены фамилий в советское время. Двойная фамилия «Мелхиседеков-...» (когда к редкой основе добавляли более привычную) могла указывать на попытку сохранить родовую память при переходе в другое сословие.

От фамилии Мелхиседеков стоит отличать однокоренную Мелхиседековский — та образована по польско-украинской модели (-ский) и могла принадлежать шляхте или униатскому духовенству. В русском варианте суффикс -ов однозначно указывает на великорусскую среду, где фамилию дали по имени отца-священника, а не по названию поместья или местечка. Таким образом, каждый Мелхиседеков — носитель редчайшего патронима, который прямо говорит о церковном корне рода.