Фамилия Паптелеева — женская форма фамилии Паптелеев. Её основа звучит как искажённое или диалектное произношение канонического крестильного имени Пантелеимон (в русской народной традиции — Пантелей, Пантелеймон). В разговорной речи имя нередко редуцировалось: отпадала начальная часть «Пан-» или происходила замена звуков. Так появились формы Пателей, Пателеев, а затем и Паптелеев. Вставка дополнительного «п» (Паптелеев вместо Пателеев) — результат ассимиляции, когда звук «т» под влиянием мягкого произношения уподобился соседнему «п», или же простая народная этимология, переосмыслившая незнакомое имя.

Фамилия образована по стандартной русской модели с суффиксом -ев (вариант -ов после мягкого согласного основы). Первоначально это было отчество «Паптелеев сын», то есть сын Паптелея. Суффикс -ев указывает на принадлежность: чей? — Паптелеев. Такая модель была самой распространённой в центральной России и на севере, а вот на юге и в Белоруссии чаще встречались фамилии на -енко или -ович.

Географически фамилия Паптелеева редкая. Она встречается в основном в тех регионах, где были сильны старообрядческие общины или где в прошлом оседали переселенцы из северных и центральных губерний. Имя Пантелеимон почиталось в православии как имя целителя, поэтому его часто давали детям в крестьянских и купеческих семьях, но в форме «Пантелей» или «Пантелеев». Вариант «Паптелей» — ещё более редкий, локальный.

По сословному происхождению носители фамилии Паптелеев (и Паптелеева) — скорее всего, крестьяне или мещане. Дворянские роды с такой фамилией не известны. В документах XVIII–XIX веков можно встретить запись «Паптелеев» как просторечную фиксацию фамилии, которую позже могли исправить на «Пантелеев» при переписи. В современном написании фамилия сохранила именно народный, нецерковный вариант произношения, что делает её ценной для историков языка — она показывает, как живое произношение побеждало книжную норму.