Фамилия Мелюхов звучит как типичная русская фамилия на -ов, но её основа неочевидна. В отличие от фамилий от крестильных имён (Иванов, Петров), она почти наверняка восходит к прозвищу. Исходное слово — «мелюх». В народных говорах так называли мелкого, невысокого человека или ребёнка. В некоторых диалектах слово имело ироничный оттенок — «мелюзга», «мелкота». То есть фамилия Мелюхов изначально была прозвищем по внешнему признаку: «чей-то сын Мелюха», то есть сын человека, которого дразнили Мелюхой.

Модель образования проста: суффикс -ов указывает на принадлежность (Мелюх + ов = «сын Мелюха»). Такие фамилии массово закреплялись в XV–XVII веках у крестьян и посадских людей. Интересно, что слово «мелюх» не зафиксировано в литературном языке, но встречается в северных и южнорусских говорах. Это сразу сужает географию: фамилия могла возникнуть в среде, где бытовала именно эта лексика — вероятно, в центральных и южных губерниях России.

Есть и более редкая версия: от некалендарного имени Мелюха, которое давали младшему ребёнку в семье (как Последыш или Меньшой). В этом случае фамилия отражает не внешность, а порядок рождения. Но прямых документальных подтверждений такого имени нет, поэтому версия с прозвищем выглядит убедительнее.

Фамилия не относится к дворянским или древним боярским родам — её носители почти наверняка были крестьянами или однодворцами. В дореволюционных записях Мелюховы встречаются чаще всего в Воронежской, Тамбовской и Курской губерниях. Это совпадает с ареалом бытования слова «мелюх» в значении «малорослый человек». В современной России фамилия остаётся редкой, но не исчезнувшей — её можно встретить в Ростовской и Волгоградской областях.