Фамилия Шпелевой — нечастая, но прозрачная по происхождению. Она образована от прозвища или мирского имени Шпель. В основе лежит южнорусское или украинское слово «шпель» — так называли деревянную иглу для плетения сетей, а также заострённую палку или колышек. Слово пришло из польского или немецкого (ср. нем. Spiel — «игра», но в диалектах — «острый предмет»). Соответственно, первым носителем прозвища мог быть рыбак или сетевяз, либо человек, которого прозвали за остроту языка или худобу.

Фамильная форма Шпелевой — женский вариант от фамилии Шпелев. Мужская основа Шпелев построена по типичной модели «прозвище + -ев» (после мягкого л — суффикс -ев). Это указывает на то, что предок носителя фамилии именовался Шпелем. Окончание -ой в Шпелевой — не путать с прилагательным: в русских фамилиях оно возникло под влиянием народного произношения, когда окончание -ов/-ев в косвенных падежах (например, «у Шпелева») переосмысливалось как притяжательное прилагательное, а затем закрепилось в документах. Такая форма характерна для южнорусских и украинских регионов, особенно для Курской, Воронежской, Ростовской областей.

Встречается также вариант написания Шпелева — он более нейтрален и распространён в центральной России. Вариант Шпелевой (с ударением на второй слог) чаще фиксируется на юге и в среде казачества. Другие однокоренные фамилии — Шпель, Шпелькин, Шпельман — редки и указывают на ту же основу.

Географически фамилия Шпелевой (и Шпелев) рассеяна, но заметна в документах по Белгородской области и Краснодарскому краю. Сословного барьера у неё не было: прозвище Шпель могли дать и крестьянину, и ремесленнику, и казаку. Точная дата первого упоминания не установлена, но в ревизских сказках XIX века такие фамилии уже встречаются.