Фамилия Мерзляченко типична для восточноукраинского ареала: её выдают суффикс -енко и ударение на предпоследнем слоге. В основе лежит прозвище Мерзляк, которое на южнорусских и украинских землях давали зябкому, постоянно мёрзнущему человеку. Слово «мерзляк» (или «мерзляка») в диалектах означало «тот, кто всё время мёрзнет», иногда — с оттенком болезненной чувствительности к холоду.

Фамилия образовалась по стандартной для XVII–XIX веков модели: к прозвищу отца (Мерзляк) добавили указание на родство — суффикс -енко, который на Левобережной Украине и в Слобожанщине значил «сын». То есть Мерзляченко — буквально «сын Мерзляка». Со временем апеллятив стёрся, и фамилия закрепилась как наследственная.

Интересно, что в русском ономастиконе существует фамилия Мерзляков — она образована тем же корнем, но через русский суффикс -ов. Мерзляченко — её украинский аналог, и это наглядный пример того, как одно и то же прозвище в разных регионах дало разные фамилии. Если Мерзляковы чаще встречаются на севере и в центре России, то Мерзляченко — почти исключительно в Украине и в южных областях России, куда шли переселенцы.

Встречается и вариант написания через «и» — Мерзляченко, но это, скорее всего, поздняя орфографическая путаница: корень «мерз-» в украинском языке тоже пишется через «е», так что исходная форма устойчива. По сословному составу фамилия не элитарная — её носителями были крестьяне и казаки, реже мещане. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Известных исторических личностей с фамилией Мерзляченко, которые вошли бы в энциклопедии, нет. Это рядовая фамилия, которая говорит о бытовой наблюдательности предков: дать человеку прозвище по его привычке кутаться в шубу или дрожать от холода — обычная практика в сельской среде.