Фамилия Карпельцев — хороший пример того, как суффикс может рассказать о происхождении больше, чем корень. Модель на -цев указывает на принадлежность к конкретному месту или роду: так образовывали фамилии от названий селений или от прозвищ, оканчивающихся на -ец. Карпельцев — буквально «сын Карпельца» или «выходец из Карпельцева». Если предок был прозван Карпельцем, то суффикс -ев- добавляет значение «чей?», а окончание -цев закрепилось в русской традиции как патронимический или топонимический маркер.

Основа фамилии — Карпель, уменьшительная форма от канонического имени Карп. В народной среде имя Карп (от греческого karpos — «плод») было распространено, но давали его нечасто, поэтому от него возникло множество производных: Карпов, Карпенко, Карпухин. Карпель — это ласкательный или пренебрежительный вариант, вроде «Карпик» или «Карпушка». Человек с таким прозвищем мог быть невысоким, коренастым или просто носителем имени Карп, которого в быту звали Карпелем.

Интересно, что фамилия Карпельцев встречается редко и имеет выраженную географическую привязку. По данным переписей и архивов, основные носители сосредоточены в центральных областях России — в Тверской, Ярославской и Костромской губерниях. Это не случайно: в этих местах была распространена модель фамилий на -цев (сравните: Кузнецов — Кузнец, Стрельцов — Стрелец). Карпельцев, скорее всего, принадлежал к крестьянскому или мещанскому сословию — дворянские роды с таким окончанием почти не встречаются.

В ономастических словарях фамилия не отмечена как широко известная, но её разбор очевиден: от прозвища Карпель (или имени Карп) через притяжательное прилагательное. Альтернативная версия о происхождении от названия деревни Карпельцево (гипотетической) менее вероятна, так как подобные топонимы не зафиксированы в современных справочниках. Так что искать корни стоит в личном имени предка — Карпа, которого в семье называли Карпелем.