Фамилия Смельцер — редкий для России случай, когда в основе лежит не русское, а немецкое слово, причём не фамильное, а профессиональное. Это фамилия-прозвище, образованное от немецкого Schmelzer — «плавильщик», то есть мастер, работающий с расплавленным металлом. Переход немецкого Schmelzer в русскую форму Смельцер — результат адаптации звучания: сложный звук sch передали как «с», а tz — как «ц». Такая модель типична для фамилий российских немцев, появившихся в России в XVIII–XIX веках, и для тех, кто переезжал из немецких княжеств по приглашению Екатерины II.

Суффикс -ер в этой фамилии указывает на деятеля: в немецком языке так образуют названия профессий (der Schmelzer — «тот, кто плавит»). В русском контексте окончание -ов или -ин не добавили, и фамилия закрепилась в «голом» виде, без типичного русского патронимического суффикса. Это сразу отличает её от огромного массива русских фамилий на -ов и -ин и говорит о её позднем, искусственном закреплении в документах — скорее всего, при переписях или при оформлении паспортов в XIX веке.

Есть и более спорная версия: некоторые исследователи допускают связь с верхненемецким schmelzen в значении «таять, плавиться» или даже с диалектным Schmelz — «смалец, жир». Но она слабая: профессиональное значение «плавильщик» встречается в немецких фамилиях повсеместно, а гастрономическое — крайне редко и обычно в форме Schmelzer не фиксируется. Поэтому версия с металлургией и литейным делом — основная и наиболее правдоподобная.

Географически фамилия Смельцер тяготеет к югу России и Поволжью — регионам, где исторически селили немецких колонистов. Встречается она и в Беларуси, и на Украине, но всегда как след миграций немецких мастеров. В дореволюционных метрических книгах носители фамилии чаще всего записаны как мещане или цеховые ремесленники, реже — как крестьяне-колонисты. Сословная принадлежность, таким образом, довольно однородна: это городские или сельские ремесленники, работавшие с металлом.

По написанию фамилия устойчива: Смельцер, без вариантов вроде Смельтцер или Шмельцер, хотя в старых документах из-за разнобоя в передаче немецких звуков могла писаться как Шмельцер. Современная форма закрепилась после унификации паспортной системы в СССР.