Фамилия Замелюхин — редкая и неочевидная с точки зрения корня. В ней слышится что-то южное или диалектное, и это ощущение не обманывает: скорее всего, в основе лежит глагол «замелюкать» или существительное «замелюха». В русских говорах, особенно курских, орловских, воронежских, «мелюкать» означало «мелькать, маячить, быстро и неясно двигаться». «Замелюха» — человек, который всё делает торопливо, суетливо, мельтешит перед глазами. От такого прозвища и пошла фамилия: сначала Замелюха, а затем, с помощью патронимического суффикса -ин (указывающего на принадлежность: «чей?» — Замелюхин), закрепилось нынешнее звучание.

Суффикс -ин в этой фамилии типичен для основ, оканчивающихся на -а/-я, и встречается в центральных и южнорусских областях. Интересно, что у фамилии нет «книжного» суффикса -ский, который выдавал бы дворянское или духовное происхождение. Замелюхины, судя по всему, крестьянский или мещанский род. Прозвище давалось не по ремеслу, а по характеру или поведению — таких фамилий в России много, но Замелюхин стоит особняком из-за редкого корня.

Вторая, менее вероятная версия выводит фамилию от украинского или белорусского «замiлюха» — так в некоторых диалектах называли заику или человека с невнятной речью. Но здесь есть фонетическая натяжка: в исходном слове «мiл» (мягкое «м» и «i»), а в фамилии — твёрдое «ме». Поэтому версия с «мелюкать» (мельтешить) выглядит убедительнее.

Географически фамилия тяготеет к Черноземью. В дореволюционных метрических книгах Замелюхины встречаются в Курской и Воронежской губерниях, реже — в Тамбовской. Это подтверждает диалектную природу прозвища: именно в этих краях слово «мелюкать» было в ходу. Сословно — почти всегда государственные крестьяне, то есть лично свободные, но обязанные платить подать.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Мелюков, Мелюхин встречаются чаще, а вот приставка «за-» делает Замелюхина уникальным. Она могла означать не просто склонность к мельтешению, а крайнюю степень: «замелюха» — тот, кто уж очень суетлив, «замелькался» в глазах у окружающих. В русской ономастике такие приставочные прозвища не редкость (Забродин, Загуляев), но в паре с редким корнем они дают яркую, запоминающуюся фамилию с живым народным оттенком.