Фамилия Мельцаев — один из тех случаев, когда внешне прозрачная основа таит в себе неожиданный поворот. На первый взгляд, корень «мельц-» кажется диалектным вариантом слова «мельник» или «мельница». Действительно, в некоторых говорах «мельца» или «мельча» могли называть человека, связанного с помолом зерна. Однако более убедительная версия ведет нас не к мельнице, а к личному имени.

В основе фамилии, скорее всего, лежит крестильное имя Мелентий (от греческого «мелё» — «заботиться»). В просторечии оно часто сокращалось до форм Мельца, Мельцан. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Мельцаев буквально означает «сын Мельцы». Такая модель образования — от усеченной формы канонического имени через суффикс -ец/-ца — типична для русских фамилий XVI–XVII веков.

Менее вероятна, но не исключена связь с прозвищем Мельца, данным человеку невысокого роста или «мелкому» по положению. В этом случае фамилия попала бы в ряд с Мельцовым, Мельниковым, но с другим суффиксом. Географически фамилия редкая, встречается преимущественно в центральных и южнорусских областях, что косвенно подтверждает версию с именем: Мелентий было популярно именно в крестьянской среде.

Таким образом, предки Мельцаевых — это потомки человека по имени Мелентий, которого в быту звали Мельца. Фамилия не указывает на конкретное ремесло, но зато сохранила живую народную форму церковного имени, что делает её интересным памятником русской антропонимии.