Фамилия Пелькина образована от прозвища или нецерковного имени Пелька. В её основе лежит слово «пелька» — так в русских говорах называли пелёнку, тряпицу, лоскут. В переносном смысле Пелькой могли прозвать слабого, хилого, «запелёнутого» человека, который не мог сам о себе позаботиться, или, наоборот, того, кто занимался ткачеством, продажей холстов. Реже «пелькой» называли деталь одежды, например, обшлаг рукава — прозвище мог получить портной.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Пелькин — сын Пельки. Это одна из самых распространённых моделей русских фамилий, характерная для территорий центральной России и севера. Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или посадская, и в документах XVII–XVIII веков её носители встречаются в новгородских и псковских землях, где слово «пелька» было особенно употребительно.

Интересно, что фамилия Пелькина созвучна названию финно-угорского блюда «пельмени» (от «пельнянь» — «хлебное ухо»), но общего корня здесь нет. Пельмени — заимствование из коми или удмуртского, а «пелька» — исконно русское слово, родственное «пелена» и «пелёнка». Поэтому версия о «пельменном» происхождении фамилии — народная этимология, не подтверждённая лингвистами.

По данным переписей XIX века, основная масса Пелькиных жила в Олонецкой, Вологодской и Вятской губерниях. На юге России фамилия встречается редко, что тоже указывает на её северное происхождение. В современной России Пелькиных немного, но фамилия не исчезла и сохраняет память о старом прозвище, которое когда-то дали человеку по его внешности или занятию.