Фамилия Мильчанина — довольно редкая и, что сразу бросается в глаза, стоит в женской форме. В русской традиции фамилии на -ин, как правило, имеют мужской вариант на -ин (Мильчанин), а женский оканчивается на -а. Поэтому логичнее разбирать мужскую основу — Мильчанин.

Корень здесь — «мильч-», который с большой вероятностью восходит к слову «милый». Однако путь образования не прямой, а через прозвище или имя. Вероятнее всего, в основе лежит имя Мильчан или Мильчун — уменьшительно-ласкательная форма от Мил, Милий или Милован. Такие имена в древности давали не столько из-за внешней привлекательности, сколько как пожелание: чтобы человек был мил людям и Богу. Суффикс «-ан» (как в «Иван», «Степан») в именах встречается редко, но в прозвищах он мог указывать на принадлежность или характерный признак.

Другая, менее вероятная версия связывает фамилию с диалектным словом «мильча» — так в некоторых говорах называли слабохарактерного, мягкого человека или, наоборот, того, кто «милится», то есть льстит. Но это скорее народное переосмысление, чем научная этимология.

Географически фамилия Мильчанин (и Мильчанина) тяготеет к северным и центральным областям России, особенно к Вологодчине и Архангельской области. Там суффикс «-анин» в фамилиях встречается чаще, чем в южных регионах, и иногда выполнял роль указателя на место жительства (например, «москвич» — «москвитин»). Но в данном случае это вряд ли топонимический след — поселений с названием Мильчане или Мильчино в исторических документах не зафиксировано.

Что касается социального статуса, то носители фамилии Мильчанин, скорее всего, происходили из крестьян или посадских людей. Дворянских родов с такой фамилией в Российской империи не отмечено. Фамилия образована от прозвища или имени, а не от названия владения, что типично для непривилегированных сословий.

Таким образом, предок современного носителя фамилии Мильчанин — человек, которого в своей среде называли Мильчан: возможно, ласковый, приятный в общении, или же просто носивший редкое славянское имя Мил. Фамилия сохранила этот уменьшительный оттенок, что делает её неформальной и «домашней» по происхождению.