Фамилия Пелинина — женская форма, а мужская — Пелинин. В основе фамилии лежит либо прозвище, либо нецерковное имя Пелина. Слово «пелина» в русских говорах имеет несколько значений, и от того, какое из них имелось в виду, зависит, кем был первый носитель фамилии.

Самая вероятная версия отсылает к диалектному «пелина» — так в некоторых областях называли полынь, горькую траву. Прозвище Пелина могли дать человеку с горькой судьбой, неудачливому или, наоборот, тому, кто любил горькие настои. В этом же ряду — фамилия Полынин, образованная от того же корня, но через литературное название растения.

Вторая версия: «пелина» — это старая, вытоптанная трава, ветошь. В таком случае прозвище могло указывать на род занятий — например, на косца или пастуха, который постоянно имел дело с высохшей травой. Третье, более редкое значение — «пелина» как «пелена», то есть что-то укрывающее. Но здесь связь с фамилией менее прозрачна.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Пелинин буквально означает «сын Пелины» или «из рода Пелины». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ на -а/-я.

Фамилия встречается в центральных и северных областях России, но не относится к числу распространённых. Её редкий корень и диалектная основа делают её интересным примером того, как местное слово, почти забытое в литературном языке, сохраняется в фамилии.