Фамилия Мерзлитин — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, мы можем почти наверняка восстановить по живым диалектам. Она образована по стандартной модели с суффиксом -ин, который в русских фамилиях указывает на принадлежность: «чей?» — Мерзлитин, то есть сын или потомок Мерзлиты. Суффикс -ит- в прозвище — нечастый, но известный вариант прилагательного со значением «обладающий качеством» (ср. знаменитый, маститый).

Основа — диалектный глагол «мерзлить» или однокоренное прилагательное. В вятских, пермских и сибирских говорах «мерзлить» означало «зябнуть, коченеть от холода», а «мерзлявый» — «очень зябкий, чувствительный к холоду». Соответственно, Мерзлита — человек, который постоянно мёрзнет, кутается, не выносит стужи. Прозвище давали по яркой физической особенности: либо из-за слабого здоровья, либо из-за привычки одеваться не по погоде. В крестьянской среде, где работа в поле и на морозе была нормой, такая черта сразу бросалась в глаза и легко закреплялась в имени.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку России. В переписях XVII–XVIII веков Мерзлитины встречаются в Вятской губернии (современные Кировская область и Удмуртия) и в Пермском крае. Именно оттуда позднее шло переселение в Сибирь, поэтому в Алтайском крае и Томской области фамилия тоже не редкость. Южнее, в чернозёмной полосе, она почти не фиксируется — это дополнительно подтверждает диалектное происхождение корня.

Словообразовательная цепочка проста: Мерзлый → Мерзлита (носитель признака) → Мерзлитин (потомок). В отличие от фамилий на -ов (Мерзлов), форма на -ин здесь первична и не даёт сословной подсказки: -ин могли носить и крестьяне, и мещане, и духовенство. Никакой связи с ремеслом или профессией у Мерзлитиных нет — только прозвище по характеру или внешнему виду.