Фамилия Помельчин — редкий пример, где прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с конкретным занятием, а не с внешностью или характером. Разбираем её по составу: корень «помел-» и суффикс «-чин». Суффикс «-чин» — вариант более распространённого «-щин» (в старом произношении «-шчин»), который в русских фамилиях встречается нечасто. Он указывает на принадлежность к лицу, названному основой, то есть Помельчин — это «сын Помельщика» или «человек из семьи Помельщика».

Корень «помел-» восходит к слову «помельщик» — так в северных и центральных губерниях России называли того, кто занимался помолом зерна на мельнице. Не мельника-владельца, а именно работника, платного молольщика или арендатора помольного дела. В некоторых говорах «помельщиком» могли назвать и крестьянина, который привозил зерно на мельницу и сам следил за его размолом. Таким образом, первый носитель фамилии — скорее всего, человек, чья профессия или постоянное занятие было связано с мельничным делом: либо подручный мельника, либо тот, кто промышлял помолом как ремеслом.

Важно не путать Помельчина с фамилиями на «-ов» от того же корня (Помельщиков). Форма «-чин» — более архаичная и менее тиражированная, она могла закрепиться в конкретной местности, например, в Вологодской или Архангельской губерниях, где суффикс «-чин» в фамилиях встречается чаще, чем в средней полосе. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) модель с «-чин» рассматривается как вариант «-щин», но с пометой «севернорусское» или «диалектное».

Есть и менее вероятная версия: связь с диалектным словом «помело» (метла) — тогда Помельчин мог быть прозвищем человека, который «метёт», то есть суетится, подметает, но это предположение слабее, так как суффикс «-чин» обычно присоединяется к названиям профессий, а не к бытовым предметам. Географически фамилия редкая: в современных базах данных она встречается единично, преимущественно на севере европейской части России. Так что, скорее всего, предки Помельчиных — это поморы или крестьяне Архангельщины, чья жизнь была тесно связана с водяными или ветряными мельницами.