Фамилия Попылева явно отталкивается не от имени или занятия, а от прозвища — и это тот случай, когда основа звучит необычно, а потому сразу приковывает внимание. Скорее всего, в её основе лежит слово «пыль» или глагол «пылить». Однако напрямую связывать предка с уборкой или дорожной грязью не стоит: в русских говорах «пылью» могли называть не только мелкую пыльцу, но и мякину, труху, а также легкомысленного, суетливого человека. «Попылить» в диалектах означало «побежать», «помчаться», а «попылять» — подбросить, развеять. Так что прозвище Попыла, от которого и пошла фамилия, могло принадлежать человеку подвижному, торопливому или же тому, кто работал с чем-то сыпучим — например, молол зерно или вёял хлеб.

Суффикс -ев указывает на притяжательную модель: Попылев — сын Попылы. Важно, что это не типичный отчественный суффикс -ов, а его вариант, который закрепился после мягких или шипящих основ. В данном случае основа на -л смягчается, и мы получаем именно «Попылев», а не «Попылов». Женская форма Попылева — естественное окончание для носительницы фамилии, но исторически, конечно, родоначальником был мужчина с прозвищем Попыла.

Географически фамилия редкая. Перепись показывает, что фамилия Попылевы встречается в основном на севере и северо-востоке европейской части России — в Архангельской, Вологодской, Кировской областях, а также в Пермском крае. Это косвенно подтверждает севернорусское диалектное происхождение: именно в этих местах слово «пыла» (в значении «мякина», «мелкий сор») было в ходу. В южных говорах такой корень почти не фиксируется.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Пылаев, Попылов, Пыльнев — показывает, что ударение в фамилии падает на второй слог: Попы́лева. Если бы ударение стояло на первом слоге (По́пылева), это указывало бы на совсем другую основу — возможно, от имени Пóпыл (встречается в старых польских и белорусских документах как вариант христианского имени Павел). Но для носителей фамилии из северных областей ударение на «ы» — основной вариант.

Таким образом, Попылева — не «пыльная» фамилия в бытовом смысле, а прозвищная, характеризующая либо характер человека (суетливый, быстрый), либо его занятие (веяльщик, мельник). Фамилия редкая, с чёткой севернорусской привязкой и живой диалектной основой.