Фамилия Овчелупов — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка было не однословным, а составным, и притом с яркой экспрессивной окраской. В ней отчётливо слышны два корня: «овч-» (от «овца») и «луп-» (от «лупить» — бить, драть, сдирать шкуру). Самая прямая версия: так могли прозвать человека, который занимался выделкой овечьих шкур — скорняка или кожевника, работавшего именно с овчиной. В русских говорах слово «лупить» означало не только бить, но и сдирать кору, шкуру, кожуру, так что «Овчелуп» — это тот, кто «лупит овец», то есть снимает с них шкуру после забоя. Прозвище вышло точным, грубоватым, но профессиональным.

Менее вероятен, но возможен переносный смысл: «лупить овцу» в народной речи могло означать «сильно бить», и тогда Овчелупом называли человека, который колотит беззащитных — в насмешку или с осуждением. Однако для устойчивого прозвища такая ситуативная характеристика менее типична, чем ремесло. Фамилия образована по стандартной патронимической модели: прозвище Овчелуп + суффикс -ов, то есть «сын Овчелупа». Суффикс -ов здесь указывает на принадлежность, и это самый распространённый тип русских фамилий.

Обращает на себя внимание и необычная словообразовательная конструкция. В отличие от фамилий вроде Овчинников (от названия профессии через суффикс -ник) или Овцебыков (сравнение с животным), Овчелупов — это глагольное прозвище-команда, почти как Держиморда или Убейкобыла. Такие «говорящие» прозвища были характерны для крестьянской и посадской среды XVI–XVII веков, где человека могли назвать по яркому действию или занятию, а не по имени или отцу.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским территориям, где овцеводство было особенно развито. Встречаются также варианты написания Овчелупов и, реже, Овчелупый — последний мог закрепиться в устной речи как прилагательное. В словарях русских фамилий Овчелупов не фигурирует среди самых распространённых, что подтверждает её узкую локальную природу: скорее всего, она возникла в одном селе или волости и распространилась оттуда. Точных данных о сословной принадлежности первых носителей нет, но по модели образования и семантике это однозначно фамилия из крестьянской или ремесленной среды, а не из дворянской.