Фамилия Колупаева происходит от прозвища Колупай. В его основе лежит глагол «колупать», то есть «ковырять, крошить, отдирать». Чаще всего так могли назвать человека, который неаккуратно ел — ковырялся в тарелке, крошил хлеб, отдирал корки. Прозвище цепкое, звукоподражательное, оно хорошо запоминалось и легко переходило на потомков.

Есть и другая, менее очевидная версия. В некоторых говорах «колупа» означало хмурого, вялого человека, который всё делает медленно и нехотя. Тогда прозвище Колупай описывало не манеру есть, а характер — меланхоличный, заторможенный. Оба объяснения правдоподобны, но первое (по действию) встречается в русской ономастике чаще: прозвища по манере поведения за столом — явление распространённое.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ев присоединился к основе Колупай, образовав типичную русскую фамилию, отвечающую на вопрос «чей?». Форма Колупаева — женский вариант, мужской — Колупаев. По такой же схеме появились фамилии Ковыряев, Царапаев, Долбаев — все от глаголов, описывающих неспешное или неаккуратное механическое действие.

Прозвище Колупай не было редкостью в северных и центральных губерниях России, где диалектный глагол «колупать» был в ходу. Сейчас фамилия встречается рассеянно, без ярко выраженного регионального центра, что говорит о её давнем и широком бытовании среди крестьянского и посадского населения.