Фамилия Попелнуха — редкий случай, когда основа не оставляет сомнений в происхождении, но заставляет задуматься о том, как именно и зачем такое прозвище дали. Корень здесь очевиден: «попел», то есть пепел, зола. В русских говорах слово «попел» (или «пепел») — это то, что остаётся после сгорания дров. Суффикс «-ух-» в фамилиях и прозвищах — выразительный, часто с оттенком пренебрежения, иронии или просто принадлежности к характерному признаку. Сравните: «крикун» — «крикуха», «замарашка» — «замаруха». Попелнуха — это буквально «пепельная», «зольная».

Самая прямая версия — прозвище по роду занятий. Предок мог быть золотарем, то есть человеком, который выгребал золу из печей, или печником, который постоянно возился с сажей и пеплом. В крестьянском быту такая работа была грязной, и прозвище могло закрепиться за тем, кто ходил чумазым, перепачканным в золе. Вторая, менее очевидная, но возможная версия — прозвище по цвету волос или кожи. «Попельный» в народной речи означало пепельно-серый, тусклый. Так могли назвать человека с очень светлыми, почти седыми волосами или с бледным, землистым лицом.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий, особенно украинских и южнорусских. Суффикс «-уха» активно работал в украинской ономастике: Пасека — Пасечуха, Солома — Соломуха. Фамилия Попелнуха, скорее всего, имеет украинские или белорусские корни, где слово «попіл» (пепел) звучит именно как «попел». В русских говорах чаще говорили «пепел», поэтому форма «Попелнуха» — маркер определённого диалекта.

Фамилия очень редкая. Встречается преимущественно на западе Украины и в прилегающих областях Беларуси. В дореволюционных переписях она почти не фиксируется, что говорит о её позднем закреплении или о том, что носители жили в глухих деревнях, куда редко доходили писцы. Сословно — почти наверняка крестьянская. Никаких дворянских родов с такой фамилией не известно.

Если сравнивать с однокоренными, то более распространённые варианты — Попелов, Попелюх, Попель, Попелюк. Попелнуха стоит особняком: это не патроним (не «сын Попела»), а характеристическое прозвище, которое перешло в фамилию без изменений. То есть человека так звали при жизни — «Эй, Попелнуха!» — а потом это закрепилось за его детьми.