Фамилия Конопелькина образована от прозвища Конопелька, которое восходит к нарицательному «конопля». Скорее всего, это «профессиональное» именование, указывающее на род занятий предка — производство ткани, пеньки или масла из конопли. Потомок человека с таким прозвищем со временем получил фамилию Конопелькина.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Конопелькина — «жена Конопельки» или «дочь Конопельки». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ или имён, оканчивающихся на -а/-я. В бытовой речи Конопелькой могли назвать не только крестьянина, сеявшего коноплю, но и того, кто обрабатывал волокно, вил верёвки или торговал конопляным маслом.

Сама основа нередко встречается в русских говорах в уменьшительно-ласкательной форме: «конопелька» — небольшое растение конопли или ласковое прозвище человека с тёмными, «конопляными» волосами. Однако в фамилии закрепился скорее ремесленный, а не внешностный оттенок.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и центральным регионам, где конопля была традиционной культурой: Тульская, Рязанская, Орловская, Курская губернии. В этих местах производство конопляного масла и пеньки кормило целые сёла, а прозвища вроде Конопелька, Конопля, Коноплёв были распространены.

По сравнению с однокоренными фамилиями — Коноплёв, Коноплянников, Конопелько — Конопелькина отличается характерным уменьшительным суффиксом -к-, который в русской ономастике часто передавал не размер, а оттенок близости или пренебрежения. В данном случае он мог означать младшего члена семьи или подмастерья.