Фамилия Сухомель относится к пласту древних славянских прозвищных фамилий. Она образована по модели сложения двух основ: прилагательного «сухой» и существительного «мель». Такой тип именований, где прозвище складывается из двух корней, широко представлен в ономастике восточных, западных и южных славян. Славянские фамилии возникали от личного прозвища или от имени — христианского или языческого, и Сухомель как раз принадлежит к тем случаям, где в основе лежит не имя, а меткое народное прозвище.

Что означало это прозвище? Скорее всего, так называли человека, который жил у мели — на отмели, у пересыхающей реки, либо того, кто работал на мельнице, но по каким-то причинам оставался без дела, «сухим» у мельницы. Вторая трактовка опирается на образное мышление: «сухая мель» — это нечто бесплодное, лишенное воды и жизни, поэтому прозвище могло закрепиться за худощавым, сухопарым человеком или за тем, кто жил на бесплодной, засушливой земле. Правдоподобнее выглядит первая версия — топографическая, указывающая на место жительства предка у речной отмели.

Суффикса в фамилии нет: окончание -ь указывает на древнюю основу на мягкий согласный, что типично для субстантивированных прилагательных и прозвищ, перешедших в фамилию без изменений. Подобные бессуффиксные фамилии встречаются реже, чем патронимы на -ов/-ев или -ин, и потому Сухомель выделяется на фоне более распространенных образований.

Встречаемость фамилии невысока, она бытует в основном в регионах, где были распространены западно- и южнославянские влияния, а также в украинских и белорусских землях. В русской ономастике аналогичные двухосновные прозвища исследовал Б. Унбегаун, отмечая их архаичность и связь с народной традицией именования. Стоит добавить, что однокоренные фамилии — Сухомлинов, Сухомлин — образованы от той же основы, но с помощью суффиксов, что делает Сухомель более ранней по форме и более редкой.