Фамилия Пелангия — редкий случай, когда за основу взято женское имя, причем не церковное, а, скорее всего, диалектное или просторечное. В основе лежит имя Пелагея (от греческого «пелагос» — море), которое в народе произносили по-разному: Палагея, Пелагея, а в некоторых говорах — Пеланья. Форма «Пелангия» — это, вероятно, результат вторичного «окнижения»: к основе Пелан- добавили суффикс -гий, по аналогии с такими церковными именами, как Георгий или Евгений, чтобы придать фамилии более «книжное» звучание.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Обычно фамилии от женских имён образуются с помощью суффикса -ин (Пелагеин, Палагин). Однако Пелангия — это отчество в форме притяжательного прилагательного на -ий (чей? Пелангий). Такая форма встречается редко, чаще у фамилий, образованных от мужских имён (Иванов — Ивановий), но в случае с женским именем она указывает на то, что предка называли по матери — «Пелангий сын», то есть сын Пелангии. Это может говорить о том, что женщина в семье играла важную роль, например, была вдовой или главой дома, или что имя Пелагея было особенно распространено в данной местности.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским землям, где были сильны традиции просторечных форм церковных имён. В письменных источниках она встречается редко, и её носители, скорее всего, принадлежали к крестьянскому или мещанскому сословию. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её «народное» происхождение.

Спор о происхождении здесь минимален: версия с именем Пелагея — основная и единственная убедительная. Альтернативные гипотезы (например, от греческого «пелан» — грязь или «пелангион» — морской) не выдерживают критики, так как не объясняют суффикса -гий и не соответствуют русской ономастической традиции. Таким образом, Пелангия — это редкий пример «матронимической» фамилии, где память о предке-женщине закрепилась в необычной грамматической форме.