Фамилия Пелюстка — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, сохранилось почти без изменений. В русских фамилиях на -ка (Пелюстка, Косолапка, Мямля) чаще застывает форма прозвища в именительном падеже. Такие фамилии обычно недворянские и фиксировались в крестьянской и мещанской среде, особенно на западе и юге России, в Белоруссии и на Украине.

Корень здесь — «пелюстка». В белорусском и украинском языках «пялёстка» или «пелюстка» означает лепесток цветка. Но прозвище вряд ли дали за внешнюю красоту. Скорее, за сходство с чем-то тонким, мягким или нежным — так могли назвать хрупкого человека, ребёнка, а возможно, и того, кто занимался сбором или продажей лекарственных трав и цветов. Вторая версия, менее поэтичная, но бытовая: в некоторых говорах «пелюстка» — это створка стручка, шелуха, то, что легко отслаивается. Прозвище мог получить крестьянин, занятый обмолотом или очисткой зерна.

Суффикс -ка в фамилиях часто выполняет уменьшительную или пренебрежительную функцию, но в данном случае он, скорее, фиксирует исходное прозвище без изменений. Фамилии такого типа (Пелюстка, Губа, Шишка) не склоняются по падежам как обычные, что тоже указывает на их прозвищное происхождение.

Географически фамилия Пелюстка тяготеет к украинско-белорусскому пограничью. Встречается в Черниговской, Гомельской, Брянской областях. В центральной России она редка, что подтверждает её западнорусские корни. В польской ономастике есть похожая фамилия Pelustka, но там она могла возникнуть независимо от того же корня.

Сословно носители фамилии Пелюстка — почти наверняка крестьяне или мещане. В ревизских сказках и метрических книгах XIX века такая фамилия встречается у государственных крестьян и однодворцев южных уездов. Дворянских родов с этой фамилией не зафиксировано — в гербовники она не попала.

Однокоренные фамилии — Пелюстов, Пелюсткин, Пелюстко (украинский вариант с суффиксом -ко). Если сравнивать с ними, Пелюстка — самая архаичная форма, напрямую сохранившая прозвище.