Фамилия Мелкин принадлежит к распространённому типу русских фамилий, образованных от прозвища или мирского имени с помощью суффикса -ин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Мелкин — значит «сын Мелки» или «человек из рода Мелки». Основа здесь — «Мелка», краткая форма от неканонического имени Мелко или от прозвища.

Корень «мелк-» в восточнославянских говорах имел два основных значения. Первое — прямой признак: мелкий ростом, невысокий человек. Второе — переносное: «мелкий» в смысле незнатный, небогатый, простого звания. В некоторых диалектах «мелкий» могло означать и «подлый, низкий душой», но для прозвища вероятнее первое, описательное значение. Прозвище Мелка могли дать невысокому мужчине или, реже, человеку незнатного происхождения (в отличие от «крупных» людей — бояр и дворян).

Менее вероятная, но возможная версия — связь с этнонимом. В древнерусских летописях встречается племя «мелкие» или «мельки» (финно-угорская группа), но следов массового использования этого этнонима в качестве прозвищ не сохранилось. Если такая связь и была, то она локальна и не объясняет большинство носителей фамилии.

В документах фамилия Мелкин встречается с XVII века. В переписных книгах Новгородской и Вологодской земель упоминаются крестьяне с этой фамилией — в основном в северных и центральных уездах. В XIX веке Мелкины — преимущественно крестьяне и мещане, реже купцы. В дворянских родословных книгах фамилия не отмечена, что косвенно подтверждает версию о происхождении от прозвища по признаку роста или социального статуса.

Интересная деталь: в некоторых говорах Вятской губернии слово «мелка» означало не только «мелкий предмет», но и «мелкую монету» (копейку). Прозвище Мелка могло закрепиться за менялой, ростовщиком или просто бережливым человеком, который считал каждую копейку. Эта версия менее распространена, но имеет право на существование — она объясняет, почему фамилия не исчезла, а сохранилась в крестьянской среде, где прозвища часто давали по хозяйственным чертам.