Фамилия Пупыгин образована от прозвища или нецерковного имени Пупыга, и её разбор стоит начать именно с этой неочевидной основы. Вопреки интуиции, корень здесь — не «пупырь» или «пупок», хотя внешнее сходство и сбивает с толку. В русских говорах, особенно северных и вологодских, словом «пупыга» называли небольшую птицу, удода или, в некоторых диалектах, пеночку. Прозвище Пупыга могли дать человеку за внешность (например, за хохолок на голове, как у удода), за манеру поведения или за голос. «Пупыгой» в переносном смысле иногда называли невысокого, суетливого или чем-то примечательного человека.

Суффикс -ин указывает на типичную русскую модель образования фамилий от основ, оканчивающихся на -а или -я: Пупыга → Пупыгин, то есть «сын или потомок Пупыги». Это одна из самых распространённых моделей в России, характерная для крестьянского и посадского населения. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще образовывались от мужских имён и прозвищ на твёрдый согласный, -ин указывает на более «личную», уменьшительную или прозвищную форму.

Встречается и другая, менее вероятная версия: связь с диалектным глаголом «пупыгать» — делать что-то торопливо, небрежно, или с устаревшим «пуп» в значении «возвышение, холмик». Но она слабее подтверждена. Основная гипотеза — орнитологическая: прозвище Пупыга, как и фамилии Дроздов, Соколов, Воробьёв, только с более редкой диалектной птицей.

Фамилия Пупыгин не относится к числу широко распространённых, но имеет устойчивый ареал. По данным переписей и телефонных справочников, её чаще всего встречали в Вологодской, Архангельской и Кировской областях — именно там, где слово «пупыга» было в ходу. Встречаются единичные носители в Сибири и на Урале, что объясняется миграцией крестьян в XIX–XX веках.

Сословная принадлежность предков, скорее всего, крестьянская. Фамилия не имеет следов дворянского или купеческого происхождения: в родословных книгах и списках служилых людей она не фиксируется. Пупыгины — это потомки крестьян или ремесленников, получившие фамилию по бытовому прозвищу.