Фамилия Колпенская — типичный пример женской формы от фамилии Колпенский, которая образована по модели, распространённой в дворянской и духовной среде. Суффикс -ск- указывает на происхождение от географического названия: такую фамилию давали человеку, владевшему землёй или жившему в месте, которое называлось Колпно, Колпна или Колпь. В русской ономастике эта модель закрепилась за выходцами из определённых местностей, и фамилия Колпенский/Колпенская почти наверняка ведёт начало от топонима.

Наиболее вероятная точка отсчёта — село Колпна (сейчас посёлок городского типа в Орловской области) или река Колпна, которая протекает в тех же краях. Гидроним и ойконим восходят к древнему балтийскому или финно-угорскому слову со значением «лебедь» (ср. литовское gulbė, латышское gulbis — «лебедь»). В славянской среде это название переосмыслили, и оно дало жизнь целому кусту фамилий: Колпенский, Колпнов, Колпнин, Колпаков. Версия с прозвищем от «колпь» (диалектное название лебедя или, реже, инструмента для чесания шерсти) тоже существует, но для фамилии на -ский она менее характерна: такие прозвища обычно давали суффикс -ов.

География фамилии подтверждает орловский след. В документах XIX века Колпенские встречаются в Орловской, Курской и Тульской губерниях — как раз в зоне бывшего Орловского наместничества, где располагалась Колпна. Среди носителей были и священники, и мелкопоместные дворяне, но основная масса — крестьяне, получившие фамилию по месту жительства после реформы 1861 года. В женской форме Колпенская фамилия закрепилась как стандартное окончание для замужних женщин и дочерей в этой среде.

Интересная деталь: ударение в фамилии плавающее. В центральных губерниях чаще говорили Колпéнская (от названия Колпна), а в южных — Кóлпенская, что сближает её с украинской моделью ударения на корень. Оба варианта исторически верны, но первый встречается в метрических книгах чаще.