Фамилия Кочелакова — женская форма фамилии Кочелаков, и её происхождение стоит искать в прозвище или имени далёкого предка. В основе лежит слово «кочелак» или «кочелок», которое в русских говорах имеет несколько значений. Наиболее вероятное — диалектное название кочерги, клюки или загнутой палки, которой мешали угли в печи. Так могли прозвать человека за внешнее сходство — сутулого, сгорбленного, с характерной походкой, — либо за профессию: кузнеца, печника или того, кто постоянно возился с печным инвентарём.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: суффикс -ов/-ев указывает на принадлежность («сын Кочелака»). Сама основа «Кочелак» — это прозвище, которое могло возникнуть и от тюркского слова «коч» (переселение, кочевание) с добавлением уменьшительного суффикса, но для русской среды печная версия выглядит органичнее. В пользу бытового, а не этнического корня говорит и то, что фамилия встречается преимущественно в центральных и южных регионах России, где слово «кочелак» в значении «кочерга» фиксируется диалектологами.

Менее распространённая, но возможная версия — связь с личным именем Кочелай, которое в старину могли давать ребёнку как охранительное (чтобы рос «кочевым», крепким и неуловимым для злых сил). Однако документальных подтверждений этому мало, и большинство исследователей склоняются к прозвищу по орудию труда.

Встречаются варианты написания с одной «к» — Кочелакова, — но это скорее следствие упрощения на письме или случайной описки. В любом случае, фамилия редкая и не относится к числу массовых дворянских или купеческих родов; её носители, вероятно, происходят из крестьянской или ремесленной среды.