Фамилия Мелкозёров — редкий пример русской фамилии, в основе которой лежит не имя и не профессия, а географический термин. Она образована от прозвища Мелкозёр, которое, в свою очередь, сложилось из двух слов: «мелкий» и «озеро». Суффикс -ов в конце указывает на принадлежность: Мелкозёров буквально означает «сын Мелкозёра», «потомок того, кого звали Мелкозёр». Такая модель типична для русских фамилий, но сама основа встречается нечасто, что делает фамилию заметной и легко отличимой от массы других.

Смысл прозвища прозрачен: так могли назвать человека, который жил у небольшого водоема. По одной из версий, фамилия связана с конкретным местом — гидронимом Мелкое озеро, которое находится в 5,5 км южнее Среднеуральска и относится к бассейну реки Исети. Основатель рода Мелкозёровых вполне мог жить на берегу именно этого водоема. Однако привязывать фамилию только к Уралу было бы поспешно: мелкие озера в изобилии встречались по всей России, Украине и Белоруссии, поэтому прозвище Мелкозёр могло возникнуть независимо в разных регионах. В любом случае, оно указывало на место жительства человека — на берегу мелкого озера, а уже потомок того, кто носил это прозвище, со временем получил фамилию Мелкозёров.

Интересно, что в фамилии сохранился не частотный для русского языка корень «зёр», который в бытовой речи почти вытеснен словом «озеро» целиком. Такая форма напоминает о древней традиции называть человека по природному ориентиру — так же, как появились фамилии Заозёров, Подберёзов или Заболоцкий. Мелкозёров стоит в этом ряду особняком: если большинство «озёрных» фамилий указывает на положение относительно водоема (за озером, у озера), то здесь характеристика дана самому озеру — оно мелкое. Это добавляет прозвищу оттенок иронии или бытовой точности: предка могли так прозвать не только за место жительства, но и за то, что он обосновался у неглубокого, возможно, небогатого рыбой водоема.