Фамилия Капельсон — один из тех случаев, когда иноязычная модель словообразования даёт ключ к происхождению раньше, чем разбор корня. Формант -сон в конце фамилии прямо указывает на ашкеназское еврейское происхождение: это вариант немецкого Sohn или идишского זון (зун), то есть «сын». Такие фамилии на -сон (а также -зон, -зонн) активно формировались в еврейских общинах Восточной Европы в конце XVIII — XIX веках, когда власти ввели обязательные фамилии. Так что Капельсон — это «сын Капеля».

Основа Капель — это уменьшительно-ласкательная форма от мужского имени Каппель, которое, в свою очередь, является вариантом имени Яаков (Яков). В ашкеназской традиции имя Яаков могло принимать форму Каппель через ряд фонетических сдвигов и народную этимологию. Иногда имя связывают с идишским словом «кап» (капля) или «капель» (капелька), но это скорее вторичное народное осмысление, а не истинный источник. Основная версия — библейское имя Яков, один из патриархов.

Фамилия Капельсон — типичная патронимическая модель, то есть образованная от имени отца. Если предка звали Капель, то его сын получал фамилию Капельсон. Встречается она в основном у евреев, происходивших с территории бывшей Речи Посполитой (современные Польша, Беларусь, Украина, Литва). В Российской империи такие фамилии часто записывались именно в таком виде, без русификации окончания (в отличие от фамилий на -ов, -ин).

Редкость фамилии в том, что она сохранила не самую частотную форму имени-основы. Чаще встречаются варианты Якобсон, Яковлев или даже Каплан (от другого корня). Капельсон — более локальный, «камерный» вариант, который указывает на конкретную ветвь рода, где имя Капель передавалось по наследству или было прозвищем. В современной России фамилия немногочисленна, но встречается, особенно среди потомков одесских и киевских еврейских семей.