Фамилия Люпаева образована от мужского варианта Люпаев, и её основа — редкое прозвище или неканоническое имя Люпай. В русской ономастике суффикс -ев указывает на принадлежность: Люпаев буквально значит «сын Люпая». Такая модель типична для фамилий, возникших в XV–XVII веках на северо-востоке Руси, особенно в новгородских и вятских землях, где были распространены прозвища с экспрессивной окраской.

Корень «люп-» неоднозначен. Самая вероятная версия — связь с диалектным глаголом «люпать», который в ряде говоров означал «хлопать», «шлёпать» или «чавкать». Прозвище Люпай могли дать человеку за манеру ходить, громко ступая, или за привычку издавать чмокающие звуки во время еды. Менее распространённая гипотеза возводит основу к слову «люп» — в некоторых северных говорах так называли лыко, луб, то есть кору дерева. Тогда Люпаем могли прозвать мастера по заготовке лыка или человека, занимавшегося плетением лаптей. Третья, самая слабая версия — искажение крестильного имени Луп (от латинского lupus — «волк»), но это маловероятно, так как фамилии на -аев обычно не образуются от церковных имён напрямую.

Фамилия Люпаева — редкая, с выраженной региональной привязкой. По данным современных исследований, основная масса носителей сосредоточена в Пермском крае и на юге Кировской области, что подтверждает её севернорусское, возможно, вятское происхождение. Вариант с ударением на второй слог — Люпаева — более распространён, хотя в некоторых семьях сохраняется ударение на первом слоге.

Сословная принадлежность предков Люпаевых, скорее всего, была крестьянской или посадской. В документах XVIII–XIX веков подобные фамилии встречаются среди государственных крестьян и мещан, реже — среди однодворцев. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что типично для прозвищной основы без «благородного» корня.