Фамилия Баркелова — женская форма, мужской вариант — Баркелов. В её основе, скорее всего, лежит прозвище или нецерковное имя Баркел, Баркал. Самая вероятная версия связывает эту основу с тюркскими языками, где слова, звучащие как «баркал» или «баркел», могли означать «взгляд», «зоркость», «молния» или «блеск». В некоторых тюркских диалектах «барк» — это сила, мощь, крепость. Таким образом, Баркелом могли прозвать зоркого, быстрого или сильного человека.

Менее распространённая, но возможная версия — происхождение от диалектного глагола «баркать», который в ряде русских говоров означал «ворчать», «брюзжать» или «издавать глухие звуки». В этом случае прозвище Баркало давали ворчливому человеку. Однако тюркское происхождение выглядит более убедительным, поскольку в русских фамилиях суффикс -ов/-ев чаще присоединяется к основам нерусского происхождения, особенно в южных и восточных регионах, где контакт с тюркскими народами был плотным.

Фамилия образована по стандартной патронимической модели: к основе Баркел добавили суффикс -ов, что означает «сын Баркела». Встречается она преимущественно в Поволжье и на юге России, где исторически были сильны тюркские влияния. Редкость фамилии говорит о том, что её носители, вероятно, происходят из одной локальной группы или даже одного рода.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Баркалов, Баркалев — показывает, что ударение в основе могло колебаться, а написание закрепилось в зависимости от местного произношения. В словарях русских фамилий эта фамилия не фигурирует как широко известная, поэтому точных сведений о её дворянском или крестьянском происхождении нет — скорее всего, это фамилия крестьянского или однодворческого сословия.