Фамилия Шелупаева — женская форма от Шелупаев, а та, в свою очередь, образована от прозвища Шелупай. Основа здесь — глагол «шелупать» или «шелупить», то есть сдирать кору, чистить, обдирать. В русских говорах это слово имело два основных значения: прямое (снимать кору с дерева, лущить) и переносное (обирать, обдирать, вымогать). Прозвище Шелупай могли дать либо человеку, занятому каким-то ремеслом, связанным с очисткой (например, мастеру по заготовке лыка или драни), либо, что вероятнее, скупому и прижимистому человеку, который «обдирал» других или сам жил в крайней бедности, ободранно.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: основа на -ай, -яй (ср. Ломай, Стреляй, Бросай) плюс патронимический суффикс -ев. Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный или шипящий. В данном случае «Шелупай» даёт «Шелупаев». Интересно, что фамилия могла возникнуть и из диалектного варианта «шелупа» — так в некоторых регионах называли неопрятного, оборванного человека. Тогда форма Шелупаев означала бы «сын Шелупы».

Географически фамилия Шелупаев тяготеет к южнорусским и, вероятно, украинским землям. Глагол «шелупати» активно бытует в украинском языке, где означает то же — «лущить», «обдирать». В русских говорах слово «шелупай» фиксируется в курских, воронежских, ростовских областях. Это не случайно: именно на юге России и в Малороссии прозвища с суффиксом -ай (Бывай, Стогнай, Помирай) встречались особенно часто.

В сословном отношении Шелупаевы — почти наверняка крестьянская фамилия. Дворянские роды с таким корнем в исторических источниках не прослеживаются. Фамилия не относится к числу редких, но и не массовая: по переписям XIX–XX веков она встречается в основном в Курской, Воронежской, Харьковской губерниях и в казачьих областях Дона. В написании возможна путаница с похожими фамилиями Шелупов, Шелупанов, Шелупченко — все они восходят к одному корню, но различаются суффиксами и региональной привязкой. Шелупаева — форма, прямо указывающая на прозвище предка, без дополнительных уменьшительных или оттеночных суффиксов.