Фамилия Мельянкина принадлежит к распространённому типу русских фамилий, образованных от личного имени или прозвища с помощью суффикса -ин. Этот суффикс указывает на принадлежность: Мельянка — дочь или жена человека по имени Мельян. Само имя Мельян — это народная, разговорная форма канонического крестильного имени Емельян (в церковной форме Емилиан). Происходит оно от латинского Aemilianus — «принадлежащий Эмилию», то есть из рода Эмилиев. В русских говорах имя Емельян часто превращалось в Емеля, Омеля, а форма Мельян — результат усечения начального гласного и упрощения, что характерно для живой речи.

Основа Мельян- могла быть и самостоятельным прозвищем. В северных и вологодских говорах словом «мельян» называли вялого, медлительного человека. Эта версия менее вероятна, так как имя Емельян давало более прямое и естественное объяснение: фамилии на -ин от полных и усечённых форм имён (Иван — Ивашкин, Пётр — Петин) — самый массовый пласт русских фамилий. Мужская форма — Мельянкин — зафиксирована в переписях XVII–XVIII веков, например, в Вятке и на Урале, где фамилии от имён на -ян были особенно часты.

Фамилия встречается в центральных и северных регионах России, а её женская форма (Мельянкина) — это грамматический стандарт: так называют замужнюю женщину или дочь в семье Мельянкиных. В дореволюционных метрических книгах по Пензенской и Вятской губерниям можно найти записи о крестьянах и мещанах с этой фамилией, что указывает на её простонародное происхождение: дворянские роды с таким окончанием редки и обычно имеют другой суффикс (-ский).

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Мельянкин — более редкая форма, чем Емельянов или Емельяненко. Появление именно варианта Мельянкин говорит о том, что в конкретной местности имя бытовало в усечённом виде, а не в полной церковной форме. Это типично для тех регионов, где говорили «Мельян» вместо «Емельян» — например, в костромских и ярославских говорах. Таким образом, носительница фамилии Мельянкина может считать своим предком человека, которого в быту звали Мельян, а по документам — Емельян.