Фамилия Мелюкова образована от мирского имени или прозвища Мелюк, и почти наверняка в её основе лежит прилагательное «мелкий». Так могли назвать самого маленького ребёнка в семье, и эта версия выглядит самой естественной: в русских деревнях подобные внутрисемейные прозвища по возрасту или росту встречались сплошь и рядом. Младшего сына, который родился позже остальных и потому был «меньшим», нередко звали Мелюком, и это имя закреплялось за ним на всю жизнь.

Вторая гипотеза тоже связана с размерами, но уже не с возрастом, а с телосложением взрослого человека. Прозвище Мелюк могло указывать на маленький рост предка. Такое объяснение не противоречит первой версии: обе говорят о том, что прозвище дали по внешнему или возрастному признаку, а не по роду занятий.

Существует и третье толкование, менее вероятное, но любопытное. Оно возводит прозвище к глаголу «мелить», то есть «растирать, толочь, натирать мелом». В этом случае Мелюк — профессиональное именование человека, занятого такой работой. Однако эта версия выглядит натянутой: глагол «мелить» в значении «толочь» употреблялся редко и не дал заметного следа в русских прозвищах, тогда как «мелкий» и производные от него слова встречаются в ономастике постоянно. Поэтому логичнее остановиться на первых двух объяснениях.

Сама модель фамилии проста и типична для северных и центральных русских говоров. Суффикс -юк в основе Мелюк — уменьшительно-ласкательный, он часто встречается в личных именах и прозвищах наряду с -ук и -юк. От такой формы и возникла фамилия Мелюкова: потомок человека по прозвищу Мелюк получил отчество, которое со временем закрепилось как фамильное имя. Окончание -а указывает на женскую форму, то есть в данном случае речь идёт о женщине, но исторически фамилия принадлежит роду, основатель которого носил имя Мелюк.

Стоит заметить, что фамилия Мелюкова не относится к числу распространённых дворянских или купеческих родов. Скорее всего, её носили крестьяне или посадские люди, и в архивных документах она встречается в основном в центральной России. Учитывая, что прозвище Мелюк было бытовым и нецерковным, фамилия сохранила память о конкретном человеке, которого в его окружении знали как «мелкого» — неважно, по возрасту или по росту.