Фамилия Шелепенков образована по типичной для русских фамилий модели: к основе, в данном случае прозвищу Шелепенок, добавили притяжательный суффикс -ов. Суффикс -енок (или -ёнок) в русских прозвищах и фамилиях обычно указывал на молодое существо или на сына: Шелепенок — буквально «маленький Шелеп» или «сын Шелепа». Так что фамилия означает «принадлежащий Шелепенку», то есть потомок человека с таким прозвищем.

Главная загадка — что такое «шелеп» или «шелепень». В русских говорах слово «шелеп» (и его варианты «шелепень», «шелепня») имело два основных значения. Первое — это плеть, кнут, хлыст или даже розга. В старину «шелепом» называли длинный прут, которым погоняли лошадей или наказывали. Прозвище Шелеп могли дать человеку высокому, худому и долговязому — по ассоциации с длинным прутом. Второе значение — «щепка», «заноза», «отщепленный кусок дерева». В этом случае прозвище могло относиться к человеку сухощавому, щуплому или, наоборот, колкому, неуживчивому.

Более правдоподобной выглядит версия с плетью. В русской ономастике известны фамилии Шелепов, Шелепин, Шелепнев — все они восходят к тому же корню. Шелепенков, с суффиксом -енок, мог возникнуть в северных и центральных областях России, где такая модель была особенно распространена в XVI–XVII веках: в новгородских, вятских, архангельских землях фамилии на -енков и -ёнков встречаются чаще, чем на юге. Вероятно, предок Шелепенковых жил в одном из таких регионов и получил прозвище по внешности или по занятию: возможно, он был ямщиком, пастухом или просто человеком, который пользовался кнутом.

В отличие от фамилий на -ов, которые могли носить и крестьяне, и дворяне, форма на -енков чаще встречалась у крестьянского и посадского населения. Сословной элиты среди Шелепенковых не зафиксировано — это фамилия простого человека, прозвище которого закрепилось за его потомками. Другие версии, например, связь с украинским «шелепати» (болтать, трепать языком), маловероятны: фамилия явно русского, а не украинского происхождения, и суффикс -енков не характерен для украинской ономастики.