Фамилия Пепинова — женская форма от Пепинов, и её разумнее всего рассматривать через мужской вариант. В основе, скорее всего, лежит прозвище или неканоническое имя Пепин. Слово «пепин» в русских говорах не зафиксировано как общеупотребительное, но имеет прозрачные параллели. Самая вероятная версия — связь с диалектным глаголом «пепить» (пепелить, посыпать пеплом) или с существительным «пепел». В таком случае Пепин — человек с пепельными, то есть очень светлыми, седыми волосами, либо тот, кто работал с золой (например, в мыловарении или при выжиге поташа). Менее вероятна, но возможна связь с западноевропейским именем Пипин (франкские короли), которое в русской среде могло превратиться в Пепин через народную этимологию — такое случалось с иноязычными именами, когда их подгоняли под привычные звучания.

Суффикс -ов указывает на типичную модель образования русских фамилий: от прозвища отца (Пепин сын — Пепинов). Фамилия не принадлежит к числу древних дворянских: суффикс -ов, а не -ский, и отсутствие упоминаний в боярских списках говорят о крестьянском или мещанском происхождении. Географически фамилия редкая, встречается в основном в центральных и южных регионах России, единичные случаи — на Урале. Это подтверждает её диалектную основу: слово «пепел» в форме «пепин» могло сохраниться в локальных говорах.

Если отталкиваться от написания «Пепинова», а не «Пепелова», можно предположить, что исходное прозвище звучало именно как «Пепин», а не «Пепел». Это сближает фамилию с однокоренными Пепин, Пепинский, Пепинцев, но отличает от более частых Пепелов, Пепеляев. В любом случае, фамилия Пепинова — редкий случай, когда прозвище, вероятно, описывало внешность или род занятий, а не географию или отчество от крестильного имени.