Фамилия Пелагеина образована от женского крестильного имени Пелагея, которое восходит к греческому слову pelagia и переводится как «морская». Это имя было широко распространено в России, особенно в купеческой и мещанской среде, что и закрепилось в фамилии с типичным русским суффиксом -ин, указывающим на принадлежность: Пелагеина буквально значит «дочь или жена Пелагеи».

С этой фамилией связана и конкретная покровительница — преподобная Пелагея Устюжская, жившая в городе Устюг. Она происходила из мещан, раздавала деньги нищим и вела аскетический образ жизни. По преданию, к блаженной Пелагее шли за молитвой о больных, и после её молитв люди выздоравливали. Этот образ — не просто житие, а важный штрих к социальному портрету носителей фамилии: Пелагеины, скорее всего, были городскими жителями, а не крестьянами, поскольку имя Пелагея в народной среде часто переделывали в Палагею или Аглаю, а книжная форма с «е» сохранялась именно в мещанских и купеческих родах.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: к основе имени добавили притяжательный суффикс -ин, который в русских фамилиях традиционно обслуживал женские имена. Сравните с фамилиями Мариин, Татьянин, Ольгин — все они построены по тому же принципу. Редкость фамилии Пелагеина объясняется тем, что женские имена в качестве основы для фамилий использовались заметно реже мужских, а само имя Пелагея к XIX веку стало ассоциироваться с простым, «народным» звучанием, поэтому многие носители могли менять его на более благозвучные варианты.

Процесс закрепления фамилии растянулся на несколько столетий, и точно определить, где и когда возник род Пелагеиных, можно только по генеалогическим документам. Но уже само имя-основа даёт подсказку: предки носителей этой фамилии жили в городах северной и центральной России, где почитание Устюжской святой было особенно сильным, и принадлежали к тому слою горожан, которые ценили церковную форму имени, а не её просторечный вариант.