Фамилия Карпельева — русская, образована от имени или прозвища Карпель. В её основе лежит мужское крестильное имя Карп, которое пришло из греческого языка: «карпос» означает «плод» или «приносить пользу». Имя Карпель — это уменьшительная или народная форма от Карпа, а сама фамилия построена по типичной модели: к основе на мягкий согласный прибавили суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Карпелев, а в женском роде — Карпельева). Такой способ словообразования в XVI–XVII веках был распространён повсеместно, поэтому фамилия могла возникнуть в любой русской области.

Существует и вторая версия, менее вероятная, но не лишённая логики. Карпель могло быть нецерковным, языческим именем-прозвищем, данным по названию рыбы — карп. В народной среде дохристианские имена по названиям животных и рыб (Щука, Ерш, Сом) встречались нередко. Родители, называя ребёнка Карпелем, могли верить, что природа примет его как своего и наделит полезными качествами этой рыбы — живучестью, плодовитостью. Однако против этой гипотезы говорит тот факт, что имя Карп и его производные прочно закрепились именно через церковный календарь, а не через рыболовный обиход.

С точки зрения социолингвистики, фамилия Карпельева не указывает на дворянское происхождение. Скорее всего, её первые носители были крестьянами или посадскими людьми. Встречается она в основном в центральных и южных регионах России, но точных статистических данных по распространённости нет. Если вам встретилась эта фамилия в старых документах, ищите в записях о крещении или ревизских сказках: предка могли записать как Карпеля, а его детей — уже Карпельевыми.