Фамилия Пеленицына — женская форма, а её основа, мужская фамилия Пеленицын, образована от прозвища или мирского имени Пеленица. В русской ономастике это довольно прозрачный случай, но с любопытным региональным оттенком.

Слово «пеленица» в диалектах означает пелёнку, свивальник, а также небольшой платок или полотенце. В словаре Даля зафиксировано, что пеленицей называли и особый вид пшеничного хлеба — калач или лепёшку. Отсюда две основные версии происхождения прозвища. Первая: Пеленицей могли назвать младенца, родившегося в пелёнках (такие имена-обереги, отражавшие обстоятельства появления на свет, были в ходу до XVII века). Вторая, более бытовая: прозвище закрепилось за пекарем, который выпекал пеленицы, или за торговцем тканями, холстами. В северных и центральных губерниях России (Архангельская, Вологодская, Костромская) слово «пеленица» в значении «пелёнка» было особенно употребительно, что даёт географическую привязку фамилии.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Пеленицын — сын Пеленицы. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от слов, оканчивающихся на -а/-я. В отличие от патронимов на -ов/-ев, здесь сохраняется исходная основа без наращения. Интересно, что фамилия встречается в двух написаниях: Пеленицын и Пелевицын. Второй вариант — результат диалектного «цоканья» (смешения звуков «ц» и «ч»), распространённого в новгородских и псковских говорах. То есть в одной местности говорили «пеленица», а в другой — «пеленича», что и породило параллельную форму.

Сословный состав носителей фамилии был смешанным. В ревизских сказках XIX века Пеленицыны записаны и как государственные крестьяне (например, в Вятской губернии), и как мещане в уездных городах. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — она осталась в среде крестьянства и городских низов. Однокоренные фамилии Пеленов, Пеленков, Пелевин образованы от тех же корней, но с разными суффиксами, что лишний раз подтверждает распространённость исходного прозвища в народной среде.