Фамилия Мелошенко — характерный пример украинской модели фамилии, образованной по патронимическому принципу. Суффикс -енко, широко распространённый в центральных и восточных областях Украины, означает «сын» или «потомок». Таким образом, Мелошенко — это «сын Мелоша», «потомок человека по прозвищу Мелош».

Основа Мелош — производное или уменьшительная форма от личного имени или прозвища. Наиболее вероятная версия: Мелош — это вариант прозвища Мелкий, которое на юго-западе России и в Украине часто звучало как «мелош» (ср. «мельче», «мелочь»). В таком случае прозвище давали человеку невысокого роста, худощавого телосложения или тому, кто занимался мелкими, незначительными делами (например, мелочной торговлей). Менее вероятна, но допустима связь с древним нецерковным именем Мел (от греч. «мёд» или слав. «мель» — мелководье), от которого образовалось множество фамилий на -енко и -ов.

С точки зрения географии, фамилия Мелошенко тяготеет к Полтавской, Черкасской и Кировоградской областям Украины. В России она встречается реже, преимущественно в южных регионах, куда переселялись украинские крестьяне в XVIII–XIX веках. Сословно носители фамилии относились к казачеству и крестьянству; в реестрах запорожских казаков XVII века встречаются однофамильцы с похожими основами.

Словообразовательный нюанс: в отличие от фамилий на -енко от полных имён (Иващенко, Петренко), основа Мелош — прозвищная, что говорит о том, что предок носителя фамилии, скорее всего, не был сыном человека с официальным именем Мелош, а получил прозвание по внешности или занятию. Спорные версии (например, от тюркского «мелеш» — «смесь») не имеют надёжных лингвистических подтверждений и в ономастике не рассматриваются.