Фамилия Попельнуха — один из тех редких случаев, когда прозвище буквально «приросло» к человеку через бытовую деталь. Основа здесь прозрачна: «попел» — это старое, диалектное или просторечное название золы, пепла. В украинском и южнорусских говорах слово «попіл» (пепел) в разговорной форме могло звучать как «попел». Соответственно, «попельнуха» — это либо женщина, которая постоянно возится с золой (например, выгребает печь, чистит очаг), либо прозвище, данное по внешнему признаку: чумазая, перепачканная в золе, похожая на пепел цветом волос или кожи.

Модель образования фамилии — суффикс -ух(а). Этот суффикс в восточнославянской антропонимии (особенно в украинской и белорусской традиции) часто придавал прозвищу оттенок характерности или пренебрежительности: «белянуха», «чернуха», «грязнуха». То есть Попельнуха — это не просто «зола», а «та, что вся в золе» или «зольная». Важно, что фамилия имеет женскую форму, но, как и многие фамилии на -уха, она могла закрепиться за мужчиной: в документах XVII–XVIII веков встречаются случаи, когда мужчину записывали по прозвищу матери или жены, особенно если она была вдовой или хозяйкой двора.

Географически фамилия тяготеет к западу и югу России, а также к Украине. Наиболее вероятные очаги — Брянская, Курская, Белгородская области, а также Черниговщина и Полтавщина. Там слово «попел» в значении «пепел» бытовало в живой речи до XX века. В северных и центральных областях России фамилия встречается редко, так как там закрепилась форма «Пепелов» или «Пепеляев».

С точки зрения социального статуса предки Попельнухи почти наверняка были крестьянами или ремесленниками, чья работа была связана с печью: гончары, кузнецы (в кузнице много золы), либо просто люди, жившие в курной избе, где зола была постоянным спутником быта. В дворянских родословных эта фамилия не зафиксирована. Встречаются также варианты написания: Попельнуха, Попельнух, Попельнюха — разница в суффиксе объясняется местными говорами и грамотностью писарей. По сути, это одна из тех «печных» фамилий, которые рассказывают о повседневной жизни предков без прикрас: не герб, а зола от очага.