Фамилия Змелова — женская форма мужской фамилии Змелов, и её разбор стоит начать с суффикса. Суффикс -ов- указывает на типичную русскую модель образования от прозвища или имени, оканчивающегося на твёрдый согласный. В основе лежит слово «змей» или «змея». Вопрос в том, какое именно значение вкладывалось в прозвище Змей.

Самая прямая версия — прозвище по внешности или характеру. В старину змеем называли хитрого, изворотливого или злого человека. Но не стоит забывать и о мифологическом подтексте: на Руси Змеем Горынычем называли не только сказочное чудовище, но и драчливого, буйного человека. Второй вариант — прозвище, данное за профессию или занятие. Змееловы (люди, ловившие змей) существовали в крестьянской среде, но это занятие было редким и локальным. Куда вероятнее, что прозвище Змей дали за некий змеиный изгиб в поведении или внешности — например, за гибкость или умение «виться» в разговоре.

Интересно, что фамилия Змелов могла возникнуть не от прозвища, а от мирского имени. В дохристианской Руси имя Змей не было редкостью: его давали как оберег, чтобы ребёнок, названный в честь опасного животного, перенял его силу или, наоборот, чтобы злые духи не тронули «своего». Такая практика хорошо известна по древнерусским именам Волк, Медведь, Сокол.

Географически фамилия Змелова встречается рассеянно, без явного гнезда. В XIX веке носители фамилии фиксировались в центральных губерниях России, а также на Урале, что косвенно подтверждает её древнее, а не позднее книжное происхождение. В дворянских родословных книгах эта фамилия не значится — это, скорее всего, крестьянская или мещанская фамилия, что типично для прозвищной модели.

Сравните с однокоренными фамилиями: Змеев, Змеёв, Змеищев, Змеевский. Форма Змелов — самая редкая из них. Суффикс -ов- здесь прикрепился к основе «Змел», которая могла возникнуть из диалектного произношения (например, «змей» → «змел» в некоторых говорах) или как уменьшительная форма. Таким образом, фамилия Змелова — не про змей в прямом смысле, а про человека, которого за глаза величали Змеем: за хитрость, силу или просто по старому обычаю.