Фамилия Пеленичкина — женская форма, а её мужской вариант, Пеленичкин, образован по продуктивной модели с суффиксом -ин. Этот суффикс в русских фамилиях обычно указывает на принадлежность: «чей?» — сын или потомок Пеленички. Сама основа фамилии — слово «пеленичка», которое в русских говорах означало пелёнку, то есть кусок ткани для пеленания младенца. В основе лежит глагол «пеленать» (от общеславянского *pelena — «покрывало, пелена»).

Вероятнее всего, Пеленичкиным дали прозвище по занятию или характерному предмету. Пеленичкой могли называть мастера, который изготавливал пелёнки или торговал ими, либо, что встречается реже, так могли в быту прозвать человека, который часто пеленал детей — например, няньку или многодетную мать. В ономастике известен принцип, когда ремесленные прозвища переходили в фамилии без изменений, и здесь мы видим именно такой случай: прозвище Пеленичка (или Пеленичка в родительном падеже) стало основой для фамилии.

Географически фамилия Пеленичкин встречается в центральных и северных областях России, где диалектное слово «пеленичка» было в ходу. В южных говорах чаще использовали слово «пелёнка», поэтому фамилия там редка. Стоит обратить внимание на редкий суффикс -ичк- в основе: он придаёт прозвищу уменьшительно-ласкательный оттенок, что нехарактерно для большинства профессиональных прозвищ. Это может говорить о том, что прозвище дали не по строгому ремеслу, а по бытовой привычке или внешнему сходству — например, человек постоянно носил что-то похожее на пелёнку или был мягким, «пелёночным» по характеру.

В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) фамилии на -ичкин выделяются как редкая группа, образованная от форм с суффиксом -ичк(а). Такие фамилии обычно невелики по числу носителей, и Пеленичкин — не исключение. Это не древняя боярская или дворянская фамилия, а скорее поздняя крестьянская или мещанская, что подтверждается её прозрачной бытовой этимологией.

Если говорить о правописании: в документах XIX века могли встречаться варианты «Пеленишкин» или «Пеленичкин» с одной «н» — из-за местного произношения и неграмотности писарей. Но современная норма закрепила форму с двумя «к» и одной «н» в суффиксе. Носителей фамилии немного, и встретить её можно преимущественно в архивных записях по Тверской, Ярославской и Вологодской губерниям.