Фамилия Попельнущенко — один из тех случаев, когда за украинским звучанием скрывается прозвище, связанное не с именем, а с профессией или характером. Её основа — слово «попел» (пепел, зола). В украинском языке «попіл» — это то, что остаётся после огня. Суффикс «-енк-» указывает на типично украинскую модель образования фамилий, означающую «сын» или «потомок». Вставка «-ущ-» между корнем и суффиксом — деталь, которая делает фамилию более редкой: она могла возникнуть из прозвища Попельнух (человек, связанный с пеплом) или из формы Попельнушка, где «-ущ-» усиливает значение.

Скорее всего, предок носителя фамилии был либо золотарем (человеком, который выгребал золу из печей и продавал её для удобрения или стирки), либо имел прозвище за внешний вид — например, бледный, «пепельный» лицом. В украинских сёлах золу активно использовали: ею отбеливали холсты, мыли посуду, удобряли почву. Поэтому Попельнущенко мог быть сыном человека, чья работа была связана с этим повседневным, но важным ремеслом.

Географически фамилия тяготеет к центральной и восточной Украине — областям, где говорят на диалектах с мягким «попіл», а не твёрдым «пепел». Встречается она редко, что говорит о локальном происхождении: возможно, один род в определённом селе дал начало всем носителям. Сравните с однокоренными: Попель, Попельнюк, Попелюшко — все они отсылают к той же золе, но Попельнущенко выделяется именно «-ущ-» вставкой, которая могла быть ироничным усилением: «тот, кто весь в золе».

Спорных версий тут немного. Иногда фамилию пытаются связать с польским «popiel» (пепел) или даже с именем Попель (легендарный князь), но это натяжка: для рядовой украинской фамилии княжеское происхождение маловероятно. Правдоподобнее — бытовое прозвище, закрепившееся за родом. В документах XVIII–XIX веков такие фамилии фиксировались в реестрах казаков и крестьян, и Попельнущенко — типичный пример того, как обыденное занятие или особенность стали фамильным именем.