Фамилия Мержелянова — женская форма фамилии Мержелянов, и её разбор стоит начать с мужского варианта, так как именно он хранит ключ к происхождению. Основа фамилии — «Мержелян» — наводит на мысль о восточных корнях. Скорее всего, перед нами русифицированная форма тюркской или, что более вероятно, армянской фамилии. В армянском языке фамилии на «-ян» (или «-янц») — одна из самых распространённых моделей, указывающая на принадлежность к роду, происхождение от предка. Если это так, то исходная армянская фамилия могла звучать как Мержелян, а при переселении в русскоязычную среду к ней добавили типичный русский суффикс принадлежности «-ов», получив Мержелянов. В таком случае «Мержелянова» — это уже двойная адаптация: сначала к русской патронимической модели, затем к женскому роду.

Однако есть и другая версия, более редкая и локальная. Суффикс «-ов» в русских фамилиях часто указывает на владельческий или географический принцип, но в сочетании с «-ян» он выглядит как гибрид. Можно предположить, что фамилия образована напрямую от прозвища Мержеля. В некоторых говорах русского севера и Урала слово «мержель» или «мержеля» могло обозначать человека медлительного, вялого или, наоборот, неряшливого (сравните с диалектным «мерзить» — делать что-то медленно, копаться). В этом случае суффикс «-ян» (или «-ан») выступает как увеличительный или просто прозвищный, а «-ов» стандартно оформляет фамилию по отцу.

География фамилии Мержелянов (и её женской формы) крайне узкая. Фамилия не является массовой и встречается в основном в Поволжье, особенно в Самарской и Ульяновской областях, а также среди татарской и чувашской диаспор. Это косвенно подтверждает версию о тюркском или смешанном происхождении: в этих краях фамилии на «-ян» с добавлением «-ов» встречаются у крещёных татар и мишарей, чьи предки принимали русские патронимические окончания. Конкретное значение корня «Мержел» в тюркских языках неочевидно: возможно, это искажённое личное имя Мержан (жемчуг) или прозвище от «мержу» — брезговать, гнушаться. Правдоподобнее всего выглядит версия, что фамилия — результат долгого межэтнического контакта: армянский или тюркский корень обрастал русскими суффиксами по мере того, как носители переселялись в регионы с преобладающим русским населением.