Фамилия Пухомелина — редкая и нестандартная по звучанию. Её основа — не очевидное прозвище или профессия, а скорее всего, сложное слово, составленное из двух частей. Первая часть, «пухо-», напрямую отсылает к пуху — мягкому, лёгкому материалу. Вторая часть, «-мел-», восходит к глаголу «мелить» или существительному «мел». В прямом смысле «пухомелом» могли называть того, кто смешивал или обрабатывал пух и мел — например, мастера по изготовлению пуховых перин или подушек, который использовал мел для очистки или отбеливания пуха. Такое прозвище могло закрепиться за ремесленником в скорняжном или текстильном деле.

Есть и более бытовая версия: Пухомелиной могли прозвать женщину, которая занималась взбиванием и очисткой пуха — работа пыльная, с мелкими частицами, похожими на меловую пыль. В русских говорах слово «мель» иногда означало «пыль», «муть», так что «пухомель» — это человек, от которого летит пуховая пыль. Фамилия образована с помощью типичного женского суффикса -ин, указывающего на принадлежность: «чей?» — Пухомелин, то есть потомок Пухомели. В современном виде окончание -а — это форма женского рода, но сама фамилия могла возникнуть как мужская (Пухомелин) и лишь позже закрепиться в женском варианте.

Географически фамилия встречается крайне редко, в основном в центральных и южных регионах России. В дореволюционных переписях она не фиксируется, что говорит о её позднем оформлении или локальном бытовании в одной-двух деревнях. Словообразовательная модель сложная: в русских фамилиях двухкорневые прозвища (вроде Пустомеля, Пуховар) редки и обычно принадлежали людям с яркой, запоминающейся профессией или манерой поведения. Пухомелин — не исключение: за этим прозвищем стоит конкретное, пусть и не самое почётное, занятие, которое в крестьянском быту было на виду.