Фамилия Мельтьев — редкий случай, когда прозвище перешло в фамилию не через обычную модель «сын такого-то», а через сложный путь народной этимологии и диалектного произношения. Чтобы понять её корень, нужно отвлечься от привычного для русского уха суффикса -ев и присмотреться к основе: Мельт-.

Скорее всего, в основе лежит не имя и не ремесло, а прозвище Мельтяй. В русских говорах, особенно в северных и сибирских, «мельтя», «мельтешить» означало «суетиться, мелькать, быстро двигаться, делать что-то невпопад». Человек с таким прозвищем — непоседа, суетливый или торопливый работник. Форма Мельтьев — это результат стяжения и упрощения: от «Мельтяй» через притяжательное «Мельтяев» (чей сын?) к более краткому «Мельтьев». Звук «т» перед мягким знаком закрепился в произношении, а на письме отразился как «ть».

Вторая, менее вероятная версия — связь с финно-угорским субстратом. В карельском и вепсском языках есть корень «mel’t’-» со значением «мелкий, дроблёный» (например, mel’t’a — мелкая рыба). Если предки жили на Русском Севере, в Архангельской или Вологодской губернии, прозвище могло относиться к человеку невысокого роста или к тому, кто занимался толчением, дроблением (например, на мельнице). Но это лишь предположение: для фамилии Мельтьев нет зафиксированных диалектных значений, подтверждающих эту гипотезу.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: «чей?» — Мельтьев, то есть «сын Мельтяя» или «человек из семьи Мельтяевых». В отличие от фамилий на -ин (от основ на -а/-я), здесь работает правило русской морфологии: если основа прозвища оканчивается на -й (Мельтяй), то в притяжательной форме -й переходит в -ев. Но в народном произношении «Мельтяй» часто звучало как «Мельтий», отсюда и написание с мягким знаком.

Фамилия очень редкая. По данным переписей и телефонных справочников, её носители встречаются в основном в центральных областях России, а также в Поволжье — там, где в XIX веке активно шли миграционные процессы из северных губерний. Сословная принадлежность, скорее всего, крестьянская или мещанская: прозвище Мельтяй не носил бы дворянин или купец. Никаких известных исторических личностей с этой фамилией не зафиксировано, что только подтверждает её народное, бытовое происхождение.