Фамилия Пуленкова — женская форма от Пуленков, и её происхождение стоит искать в прозвище или имени, от которого образована основа. В русских фамилиях суффикс -ов/-ев указывает на принадлежность («чей?»), то есть Пуленков — это «сын или потомок Пуленка». Само слово «пуленок» в диалектах звучало по-разному. В северных и сибирских говорах пуленком могли называть птенца, особенно только что вылупившегося, беспомощного — от «пулять» (кидать, бросать) или звукоподражания. Но есть и другая, более прозаичная версия: в некоторых регионах «пуля» означала не только снаряд, но и круглый предмет, шарик. Тогда Пуленок — человек с круглым лицом, коренастый, или же мастер, делавший пули (оружейник). Третья, менее вероятная, связь с именем Пуля — уменьшительной формой от Павел или Аполлон, но для фамилии с суффиксом -енк- это нетипично.

География фамилии подсказывает, что корни Пуленковых — в центральных и южных областях России. Фамилия встречается в Воронежской, Тамбовской, Рязанской губерниях, а также на Урале, куда переселенцы принесли прозвище. Суффикс -енк- в основе (Пуленок → Пуленков) — характерная черта южнорусских и украинских говоров, где он служил для образования прозвищ с оттенком уменьшительности или молодости. В северных регионах такое окончание встречается реже, поэтому Пуленковы — скорее выходцы из черноземной полосы.

В отличие от фамилий на -ин (Пулин), где основа могла быть женского рода, Пуленков чётко указывает на мужское прозвище Пуленок. Это прозвище не было официальным именем в святцах, а закрепилось в быту. Если предок носил его, то, скорее всего, он был либо невысоким и подвижным человеком (как птенец), либо имел отношение к оружейному делу — в XVII–XVIII веках мастера-пуленники существовали в Туле и на Урале. Однако документальных подтверждений массового ремесла под этой фамилией нет, поэтому версия с прозвищем по внешности или повадкам выглядит надёжнее.

В современных справочниках фамилия Пуленкова не относится к редким, но и не входит в число самых распространённых. Её носители встречаются в Поволжье, Сибири и на Дону. Склонение стандартное: Пуленкова, Пуленковой, Пуленкову. Написание с двумя «н» (Пуленникова) — ошибка, в основе одна «н», так как суффикс -енк- не требует удвоения.