Фамилия Пеленцов образована от прозвища или нецерковного имени Пеленец, а тот, в свою очередь, — от слова «пеленец». В старину так называли небольшой хлебец, лепёшку, а в некоторых говорах — свёрток, пелёнку. Скорее всего, прозвище получил либо пекарь, либо человек, которого в детстве туго пеленали, либо, что вероятнее, кормилец, добывавший хлеб насущный — «пеленцы».

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Пеленцов — это «сын Пеленца». Фамилия недворянская, крестьянская или мещанская, что подтверждается и её основой: прозвища от названий еды и предметов обихода редко давали знатным людям.

Интересная деталь: в отличие от более частых «хлебных» фамилий (Калачёв, Блинников, Пирогов), Пеленцов встречается заметно реже. Это может говорить о более узкой локальной привязке — например, к северным или центральным губерниям России, где слово «пеленец» бытовало в значении «лепёшка из пресного теста». В южных говорах это слово почти не употребляли, поэтому встретить Пеленцовых там маловероятно.

В написании фамилии возможна путаница с омофоничной, но другой по смыслу фамилией Пеленцов — от «пеленец» в значении «тот, кто пеленает» (например, нянька или повитуха). Но вторая версия слабее: прозвища по действию обычно давали с суффиксом -тель (Пеленáтель), а не -ец. Так что хлебная версия — основная.