Фамилия Пукалева — женская форма фамилии Пукалев, которая образована по стандартной восточнославянской модели с суффиксом -ев. Этот суффикс указывает на происхождение от мужского прозвища или имени, в данном случае — от основы «Пукал». В русской ономастике такие фамилии чаще всего означали «сын (или потомок) такого-то», то есть Пукалев — потомок человека по прозвищу Пукал.

Корень «пук» в русских говорах многозначен. В северных и сибирских диалектах «пукать» означало «стрелять» или «издавать резкий звук», а «пукало» — игрушечное ружьё, стреляющее пробкой. Прозвище Пукал могли дать шумному, взрывному человеку, любителю пострелять из лука или ружья, либо мастеру, изготовлявшему такие игрушки. Вторая версия ведёт к южнорусскому слову «пука» — «пучок, связка», например, лука или конопли. Тогда Пукал — прозвище крестьянина, торговавшего пучками сена, или того, кто вязал снопы. Третья, менее вероятная, но встречающаяся в словарях — от диалектного «пукать» в значении «пухнуть, набухать», что могло относиться к полному человеку.

Географически фамилия Пукалевы встречается преимущественно на Русском Севере (Архангельская, Вологодская области) и в Сибири, куда переселенцы принесли северные говоры. В XVIII–XIX веках носители фамилии числились в основном среди государственных крестьян и мещан, то есть были свободными сельскими жителями или горожанами низшего сословия. В дворянских родословных книгах фамилия не зафиксирована.

В отличие от фамилий на -ин (от основ на -а/-я), модель на -ев здесь закономерна: основа «Пукал» заканчивается на твёрдый согласный, поэтому притяжательный суффикс — -ев, а не -ов (который присоединяется к основам на заднеязычные и шипящие). Фамилия Пукалев — редкая, в отличие от более частых однокоренных Пукалов, Пукаловский, и её написание с «е» может указывать на конкретную местную традицию произношения.