Фамилия Мензелин — редкая и географически привязанная. Её основа — топоним Мензелинск, город в Татарстане (до 1922 года — Мензелинск, ранее — Мензела). Название города восходит к реке Мензеля (тат. Минзәлә), а та — к тюркскому «мензе» — «знак», «метка», или к древнему гидрониму неясного происхождения. Фамилия образована по модели, типичной для выходцев из городов и сёл: от названия места жительства отсекли суффикс -ск и добавили фамильный суффикс -ин. Так же появились, например, Казанин (от Казань) или Уфимцев (от Уфа).

Суффикс -ин в фамилии Мензелин указывает на притяжательное значение: «чей?» — «мензелинский», то есть «принадлежащий к Мензелинску» или «родом оттуда». В русской ономастике это одна из самых частых моделей для фамилий, образованных от географических названий, оканчивающихся на гласный или мягкий согласный. В отличие от фамилий на -ов/-ев (крестьянских и массовых), -ин встречается и у дворян, и у крестьян, но в данном случае социальный статус первых носителей не закреплён в документах.

Вероятнее всего, фамилия закрепилась за теми, кто покинул Мензелинский уезд Уфимской губернии (или сам город) и переселился в другие регионы — на Урал, в Сибирь или центральную Россию. Переселенцев часто записывали по месту выхода, без добавления суффикса -ский, который звучал бы как «Мензелинский» (такая фамилия тоже существует, но реже). Мензелин — более короткая, «бытовая» форма, которая в среде простого люда легко вытесняла длинные варианты.

Споров об этимологии здесь почти нет: тюркская основа топонима не вызывает сомнений, а русская модель фамилии прозрачна. Если и есть альтернативная версия — от прозвища Мензеля (например, по реке), то она маловероятна, так как прозвища от названий рек обычно давали людям, жившим на этой реке, но тогда фамилия скорее была бы Мензелинский или Мензелев. Таким образом, Мензелин — фамилия-топонимический указатель, и её носитель почти наверняка имеет корни в Прикамье, в районе нынешнего Татарстана.