Фамилия Пелыш — редкий случай, когда прозвище перешло в фамилию почти без изменений, не обрастая стандартными суффиксами -ов или -ин. Основа здесь — слово «пелыш», которое в русских говорах имело конкретное, даже обидное значение. В словарях народных говоров «пелыш» — это плешивый человек, лысый. Корень тот же, что и в слове «плешь», но с характерной перестановкой звуков (метатезой) и суффиксом -ыш, который часто придавал слову пренебрежительный или уменьшительный оттенок. Таким образом, фамилия родилась из прозвища, которое дали человеку с заметной лысиной.

Встречается фамилия в основном на северо-западе России, особенно в бывших Псковской и Новгородской губерниях. Там слово «пелыш» и его варианты («пелеш», «пелыш») фиксировались этнографами и диалектологами. В XIX веке носители фамилии были преимущественно крестьянами и мещанами. Интересно, что в некоторых псковских говорах у слова было и второе значение — «вытертая, лысая шкура животного», что тоже могло стать основой для прозвища, но вряд ли это меняло общий смысл: прозвище указывало на внешний признак.

Словообразовательная модель без суффикса — нечастая для русских фамилий. Обычно прозвище Пелыш превращалось бы в Пелышев, но здесь оно застыло в исходной форме. Такое возможно, когда прозвище было настолько устойчивым, что его воспринимали уже как фамилию, или когда носитель был из семьи, где фамилии только начинали закрепляться, и её записали «как слышали». Сравните с фамилиями Голыш, Малыш — они образованы по тому же принципу.

Спорных гипотез о происхождении от финно-угорских корней или от названия реки Пелыш (есть такой приток Камы) можно не рассматривать всерьёз: река Пелыш в Коми-Пермяцком округе, но фамилия сосредоточена в русских северо-западных областях, и связь с коми-пермяцким языком маловероятна. Прозвище от «плеши» — самое простое и надёжное объяснение.