Фамилия Мерзлякава — редкий случай, когда написание отрывается от произношения и уводит в сторону. На слух фамилия звучит как Мерзлякова, и именно так её записывали в документах в девяти случаях из десяти. Вариант через «а» — Мерзлякава — это диалектное или канцелярское искажение: в некоторых говорах безударное «о» после шипящих и твёрдых согласных могли на письме заменять на «а» («карова» вместо «корова»), а писарь, не задумываясь, фиксировал услышанное. Поэтому по сути это та же фамилия Мерзлякова, но с орфографической особенностью.

Основа у обеих форм одна — прозвище Мерзляк. В русских говорах так называли зябкого, постоянно мёрзнущего человека, того, кто кутается даже в тепле. Слово «мерзляк» образовано от глагола «мёрзнуть» с суффиксом -як, который в восточнославянских фамилиях часто давал прозвища по характерному признаку: сравните Гниляк, Кисляк, Толстяк. Прозвище могло закрепиться и за человеком, родившимся в холодное время года, или за тем, кто жил в северной, промозглой местности. Суффикс -ов/-ев в фамилии указывает на принадлежность: Мерзляков — сын Мерзляка.

Географически фамилия Мерзлякова (и её вариант Мерзлякава) типична для северных и центральных областей России — Вологодской, Архангельской, Костромской, Кировской. Именно там, в условиях долгой зимы, прозвище «мерзляк» было особенно уместно и могло стать родовым. Писарская ошибка с «а» вместо «о» чаще встречалась в тех же регионах, где местные говоры не делали разницы между этими звуками в безударной позиции.

В отличие от многих прозвищных фамилий, у Мерзлякова нет связи с ремеслом или профессией. Это чисто бытовая, описательная фамилия, которая сразу рисовала образ предка — человека, который, возможно, был худым, болезненным или просто очень чувствительным к холоду. Со временем прозвище утратило отрицательный оттенок и стало нейтральным родовым именем. Современному носителю фамилии Мерзлякава стоит помнить, что её необычное написание — не ошибка, а живой след русской диалектной фонетики, сохранённый в документах.