Фамилия Пелинова — женская форма, а её мужской вариант Пелинов. В русской традиции такие фамилии обычно образовывались от прозвищ или мирских имён с помощью суффикса -ов, что указывает на принадлежность («чей?» — сын Пелина). Суффикс -ин в этой фамилии отсутствует, что исключает происхождение от основы на -а/-я, но не меняет сути: Пелинов — типичная «патронимическая» фамилия, отвечающая на вопрос «чей?».

Корень «пелин» неочевиден и редок. Самая вероятная версия — связь со словом «пелена» (покрывало, завеса) или глаголом «пеленать» (заворачивать). В таком случае прозвище Пелина могли дать человеку, который занимался пеленанием — например, няньке или отцу, который часто укутывал детей. Однако более правдоподобно, что это прозвище относилось к внешности или одежде: «пеленой» в диалектах называли широкую, мешковатую одежду, а также лохмотья. Человек в такой одежде или неряшливый мог получить прозвище Пелина.

Менее вероятна, но возможна связь с диалектным словом «пелина» — так в некоторых говорах называли выжженное место в лесу, подсеку. Тогда прозвище могло закрепиться за земледельцем, расчищавшим участки под пашню. В этом случае фамилия носила бы топонимический оттенок, указывая на место жительства или род занятий.

Фамилия Пелинов встречается крайне редко. По данным открытых источников, её носители в основном сосредоточены в центральной России, в частности в Тверской и Смоленской областях. Это подтверждает диалектное происхождение: слово «пелина» в значении «покрывало» или «лохмотья» фиксируется именно в северо-западных говорах.

Однокоренные фамилии — Пелёнов, Пеленков, Пеленёв — встречаются чаще, но все они восходят к той же основе «пелен-». Вариант Пелинов с гласной «и» вместо «ё» может быть результатом акающего произношения (когда «е» звучит как «и») либо искажения при записи фамилии в документах.

Известных исторических деятелей с фамилией Пелинов не зафиксировано. Это типичная «деревенская» фамилия, которая не попала в дворянские родословные книги, но сохранилась в крестьянской среде.