Фамилия Зелянин — редкий пример того, как мирское имя, данное по цвету, превратилось в фамилию с нестандартным суффиксом. Большинство «цветных» фамилий в русском языке оканчиваются на -ов (Зеленов) или -ин (Зеленин). Зелянин же пошло по другой модели: к основе Зелян- прибавился суффикс -ин, который в этом случае указывает на принадлежность «сын Зеляни».

В основе лежит мирское имя Зеляня — ласкательная форма от прилагательного «зеленый». В древнерусской традиции имен по цвету было много: Черняй, Беляй, Красня. Зеляней называли не только младенцев (по аналогии с «зеленым», то есть молодым, незрелым плодом), но и взрослых людей с определенным цветом глаз или волос, либо тех, кто постоянно носил зеленую одежду. В словаре Веселовского есть несколько подтверждений бытования этого корня: Зеленый Иван Андреевич (конец XVI века), помещики Зеленые (1532 год, Торопец), а также Зеленя Бирилев (конец XV века, Новгород) и Дмитрий Иванович Зеленин (1600 год). Прямых упоминаний формы «Зеляня» в документах нет, но именно от неё, через промежуточную ступень Зелянин, и пошла фамилия.

Географически фамилия тяготеет к северо-западу России. Упоминания Зеленых и Зелениных в новгородских и торопецких актах XV–XVI веков позволяют предположить, что Зелянины — ответвление того же родового гнезда, но с закрепившимся иным суффиксальным оформлением. Возможно, первоначально это было отчество, которое позже стало фамилией в одном конкретном роду или даже в одной местности.