Фамилия Клепалкина — женская форма фамилии Клепалкин. В её основе лежит прозвище или ремесленное именование Клепалка. Самая прямая версия связывает эту фамилию с глаголом «клепать». В старом русском языке это слово имело два основных значения: «соединять металлические детали заклёпками» и «точить, отбивать косу». В первом случае Клепалкой называли мастера по металлу — кузнеца или медника, который работал с заклёпками, чинил котлы, вёдра, самовары. Во втором — крестьянина, который правил косы перед сенокосом, профессионально отбивал лезвие. Прозвище могло закрепиться и за человеком с характерной речью или манерой: в диалектах «клепать» означало также «болтать вздор, наговаривать», так что Клепалкой иногда называли сплетника или пустомелю.

Модель образования фамилии — стандартная для русского севера и центра. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Клепалкин буквально значит «сын Клепалки» или «из семьи Клепалки». Фамилия встречается в основном в регионах, где было развито кустарное металлообработка: в Нижегородской, Вятской, Ярославской губерниях. Встречаются и однокоренные фамилии — Клепалов, Клепачев, Клепиков, но Клепалкин стоит особняком благодаря суффиксу -к-, который в прозвище придавал оттенок уменьшительности или инструментальности (клепалка — это и приспособление, и человек, выполняющий действие).

На письме фамилия устойчива, вариантов вроде «Клипалкин» практически не фиксируется — корень «клеп-» чётко ассоциировался с конкретным ремеслом. В дореволюционных переписях Клепалкины встречаются среди крестьян и мещан, но не в дворянских родословных книгах. Сегодня фамилия редкая, и её носители, скорее всего, потомки мастеровых людей, которые знали толк в металле.