Фамилия Апаленова — женская форма, а её мужской вариант — Апаленов. В центре внимания здесь не столько корень, сколько суффикс. Окончание -ов указывает на типичную русскую модель образования от отчества или прозвища: «чей?» — Апаленов, то есть сын или потомок человека по прозвищу Апаленый.

Самая вероятная основа — прилагательное «апаленый». В русских говорах, особенно северных и сибирских, «апалить» означало опалить, обжечь, подпалить. Соответственно, «апаленый» — это опалённый, обожжённый, возможно, загорелый или даже человек с рыжими (словно опалёнными) волосами. Такое прозвище мог получить кузнец, постоянно работавший у горна, или человек, пострадавший от пожара, либо просто тот, кто выделялся необычным цветом лица или волос.

Менее распространённая, но допустимая версия связывает фамилию с именем Аполлон. В народном произношении имя могло трансформироваться в Апалон, а уменьшительное — в Апаленя. Тогда Апаленов — потомок Апалени (Аполлона). Однако эта версия слабее: для фамилий на -ов чаще брали полную форму имени (Аполлонов), а не столь редкую уменьшительную.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку европейской части России и к Сибири — именно там активно бытовал глагол «апалить». Встречаются и однокоренные фамилии: Апалихин, Апальков, Апаленков. Последняя — с суффиксом -енк, что характерно для украинской или южнорусской традиции, в то время как форма Апаленов — более северная, великорусская.

Социальный состав носителей, скорее всего, крестьянский или посадский: прозвища по внешности или ремеслу давали простым людям. Дворянских родов с такой фамилией в исторических источниках не зафиксировано.