Фамилия Пелепенков, на первый взгляд, звучит как что-то родственное пельменям или пеленкам, но это ложный след. В её основе лежит прозвище, образованное от диалектного глагола «пелепенять» или «пелепендить». В южнорусских и украинских говорах это слово означало «лепетать», «говорить невнятно, быстро, сбивчиво» или «бормотать». Соответственно, Пелепеня — человек с такой манерой речи, говорун, тараторка. Встречается и другое значение того же корня — «делать что-то кое-как, небрежно» (ср. «пелепенда» — неаккуратный, неряшливый человек). Таким образом, прозвище могло относиться и к ремесленнику, работающему спустя рукава.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: к основе прозвища Пелепен(я) добавился патронимический суффикс -ов, дающий значение «сын Пелепени». Финальное «-ко» в исходной форме (Пелепенко) — распространённый украинский уменьшительный суффикс, но в русской адаптации он превратился в «-енк-ов». То есть фамилия Пелепенков — это русская переоформленная версия украинской фамилии Пелепенко. Такая трансформация массово происходила при переселении носителей из Малороссии в великорусские губернии: украинское -енко становилось русским -енков.

Географически фамилия тяготеет к югу России и бывшим слобожанским землям. В документах XVIII–XIX веков Пелепенковы встречаются в Курской, Воронежской, Харьковской губерниях — зоне активного смешения украинского и русского населения. Сословно это были преимущественно государственные крестьяне и однодворцы, то есть люди, не знавшие крепостной зависимости и нёсшие службу на южных рубежах. В отличие от многих «ремесленных» фамилий, Пелепенков не указывает на профессию предка, а фиксирует его речевую особенность или манеру поведения — своего рода словесный портрет, который закрепился в документах и пережил века.