Фамилия Мелодьева — случай, когда внешний облик обманчив. На слух она кажется почти музыкальной, но её происхождение не связано ни с мелодией, ни с пением. Основа фамилии — не греческое «melos» (песня), а древнерусское имя или прозвище Мелодий, которое, в свою очередь, восходит к греческому Μελόδιος. Это имя встречалось в святцах, но было редким, и в народной среде его переосмыслили, связав с чем-то «мелким» или «малым» — в говорах слово «мелодь» могло означать крошку, мелочь, мелкого человека.

Фамилия образована по стандартной модели: к основе Мелодь- (от Мелодий) добавили патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Мелодия). Окончание -а — женский вариант, то есть перед нами форма от мужской фамилии Мелодьев. Такой суффикс типичен для русских фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на мягкий согласный или -ий.

География фамилии узкая. В дореволюционных источниках Мелодьевы встречаются в основном в южнорусских и центральных губерниях — Курской, Орловской, Тамбовской. Это указывает на крестьянское или мещанское происхождение: фамилию получили не дворяне, а простые люди, потомки того самого Мелодия, чьё редкое имя в документах могли записать как «Мелодей», «Мелодий» или даже «Миладий».

Стоит различать Мелодьеву и фамилию Меледьеву (с буквой «е» после «л»). Меледьев происходит от диалектного «меледя» — неповоротливый, медлительный человек. Мелодьева же, несмотря на кажущуюся «музыкальность», скорее всего, ведёт род от человека по имени Мелодий, которое в быту сократили до прозвища Мелодь, а уже потом закрепили в фамилии. Никаких документальных подтверждений связи с музыкой нет, и версия о «напеве» — красивая, но ложная догадка.