Фамилия Окомелков — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с местным говором и конкретным занятием. В отличие от массы фамилий на -ов, образованных от крестильных имён (Иван — Иванов), здесь основа — нарицательное слово, причём не общеупотребительное, а диалектное.

Корень здесь — «окомелок». В ряде русских говоров, особенно северных и сибирских, так называли обрубок, чурбан, короткое полено. Слово образовано от «комель» (корень, нижняя часть ствола) с приставкой о-. Прозвище Окомелок могли дать человеку коренастому, плотному, невысокому — по внешнему сходству с крепким обрубком. Но есть и другая, более конкретная версия: так могли прозвать дровосека или лесоруба, который занимался заготовкой именно коротких поленьев, «окомелков».

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Окомелков — сын Окомелка. Фамилия фиксируется преимущественно в центральных и северных областях России, но встречается редко. Среди однокоренных — Окомельков (с тем же значением, но с иным суффиксальным оформлением) и Комельков (от «комель» без приставки).

Социально фамилия никак не маркирована: её носителями могли быть и крестьяне, и посадские люди. В документах XVII–XVIII веков подобные прозвища встречаются в переписных книгах как неканонические имена, но конкретных исторических записей про Окомелковых сохранилось мало. Фамилия не получила широкого распространения, поэтому сегодня её носители — потомки, скорее всего, одной или нескольких локальных ветвей.