Фамилия Меляев — довольно редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В отличие от фамилий на -ов, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), здесь мы имеем дело с прозвищной основой, которая могла возникнуть в нескольких региональных и социальных контекстах.

Самый вероятный источник — прозвище или мирское имя Меляй. В русских говорах слово «меля» или «меляй» могло означать человека, который «мелет» — то есть болтает без умолку, пустословит, говорит вздор. В диалектах закрепилось выражение «мелить языком» в значении «болтать». Так могли прозвать говорливого, несерьёзного человека. Фамилия образована по типичной модели: к основе Меля- добавился суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей сын?» — Меляев).

Есть и вторая, менее очевидная версия, связанная с ремеслом. В некоторых областях «мелями» называли работников на мельнице, а сам глагол «мелить» означал «молоть зерно». Если предок был мельником или его помощником, прозвище Меляй могло закрепиться за ним по профессии. Однако эта гипотеза слабее: обычно для таких случаев использовали более прямые слова — Мельник, Мельников.

Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа фамилии оканчивалась на мягкий согласный или —й. В данном случае это закономерно: Меляй → Меляев. Такая модель характерна для северных и центральных регионов России, но точную географическую привязку установить трудно из-за редкости фамилии. В дореволюционных источниках Меляевы встречаются среди крестьян и мещан, в основном в Поволжье и на Урале.

Интересно, что фамилия имеет «говорящего» двойника — Мелентьев, но та образована от канонического имени Мелентий (греч. «заботящийся»). Меляев же остался за пределами святцев, что подтверждает его прозвищное, а не церковное происхождение.