Фамилия Мелькунов образована от прозвища Мелькун, и, скорее всего, в его основе лежит глагол «мелькать» — то есть «мерцать, мельтешить» или «мельчить, измельчать». Чаще всего такое прозвище получал человек, который часто мигал, но так могли называть и того, кто обладал суетливым, надоедливым характером. Есть и другая, менее распространенная гипотеза: прозвище относилось к числу «профессиональных» именований, указывающих на род занятий. Мелькуном могли называть человека, который молол что-либо ручным жерновом, — здесь прослеживается связь с диалектным словом, родственным глаголу «молоть».

Сама модель образования проста и типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединялся к прозвищу отца, и потомок человека по прозвищу Мелькун со временем становился Мелькуновым. В ономастических трудах, например в работе С. Веселовского, встречаются близкие по звучанию и происхождению фамилии: записаны Мельгунов Борис Прокофьевич (1595 г., Рязань) и Мельгунов Андрей Игнатьевич (1676 г.). Эти записи показывают, что подобные прозвища бытовали в XVI–XVII веках, преимущественно в центральных русских землях, и уже тогда закреплялись за людьми как наиболее употребительные именования.

Интересно, что форма «Мелькун» с суффиксом -ун встречается реже, чем более привычная «Мельгунов», и это придает фамилии оттенок диалектной, народной речи: суффикс -ун в русских прозвищах часто обозначал человека по характерному действию (крикун, молчун, бегун). Так и Мелькун — это человек, который «мелькает», либо тот, кто работает с мельницей или жерновом. Какая из версий правдоподобнее — сказать трудно, но первая, связанная с манерой поведения или внешностью, выглядит более естественной для прозвища, тогда как «профессиональная» версия могла возникнуть позже, по аналогии с другими фамилиями на -ун.