Фамилия Пеленкин образована от прозвища или нецерковного имени Пеленка. В русских говорах «пелёнка» — это не только предмет детского обихода, но и небольшой лоскут ткани, тряпица. Слово могло относиться к человеку маленького роста, худощавому или, напротив, к тому, кто ходил в обносках. Но есть и другая, более конкретная версия: в некоторых регионах «пеленкой» называли детскую люльку, зыбку. Тогда прозвище мог получить либо младший, поздний ребёнок в семье, либо тот, кто делал такие колыбели — столяр или плотник.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Пеленкин буквально значит «сын Пеленки». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от основ на -а/-я: как Пушкин от Пушка, Репин от Репа. Фамилия недворянская, скорее крестьянская или мещанская, и закрепилась она в центральных и северных губерниях России.

Встречается вариант написания ПеленкИн с ударением на последнем слоге, но исторически верное ударение, скорее всего, на втором — ПеленкИн, от слова «пелёнка». Встречается и однокоренная фамилия Пеленков, но она образована по другой модели (суффикс -ов) и не обязательно связана с тем же прозвищем.

Среди носителей фамилии нет громких исторических фигур, известных широкой публике. Это рядовая, но нередкая фамилия, которая хорошо сохранила в себе бытовую деталь крестьянского быта — кусок ткани, люльку или прозвище невысокого человека.