Фамилия Пеленова — женская форма, а её основа — мужская фамилия Пеленов. Чтобы понять происхождение, достаточно посмотреть на корень «пелен-» и суффикс «-ов», который указывает на принадлежность: «чей?» — Пеленов, то есть сын или потомок человека по прозвищу Пелен.

Самая прямая версия связывает фамилию с глаголом «пеленать». В старину «пеленой» называли не только детскую пелёнку, но и широкий кусок ткани, покрывало, саван. Прозвище Пелен мог получить ткач, торговец холстом или человек, который носил длинную, развевающуюся одежду, напоминавшую пелену. В говорах слово «пелена» имело и переносный смысл — так могли назвать медлительного, «закутанного» человека или того, кто постоянно кутался в одежду.

Есть и другая, менее очевидная версия. В некоторых диалектах «пеленой» называли плесень или налёт на поверхности воды и болота. В этом случае прозвище могло прикрепиться к человеку с бледной кожей или к тому, кто жил у топкого, заросшего ряской места. Однако эта гипотеза уступает первой по частоте и правдоподобию: ономастические словари (например, работы Б. Унбегауна по русским фамилиям) обычно связывают корень «пелен-» именно с тканью и пеленанием.

Фамилия Пеленов не относится к числу дворянских или княжеских — это типичная крестьянская или мещанская фамилия центральной России и Поволжья. Встречается она относительно редко, что говорит о локальном бытовании: скорее всего, прозвище дали в одной местности, и род разошёлся из небольшого гнезда. По переписям XIX века Пеленовы чаще всего записаны в Вятской, Костромской и Нижегородской губерниях — в зоне северных и среднерусских говоров, где слово «пелена» было в ходу.

Интересная деталь: ударение в фамилии плавающее. В разных регионах говорят и П`еленов, и Пелен`ов. Первый вариант ближе к исходному существительному «п`елена», второй — к глагольной основе «пелен`ать». В официальных документах советского времени чаще фиксировали ударение на последний слог, но в семьях нередко хранят старую форму.