Фамилия Шпульникова — женская форма фамилии Шпульников. Основа у неё прозрачная и конкретная: слово «шпульник». В русских говорах так называли мастера, который делал шпули — деревянные катушки для ниток в ткацком деле или для пряжи. В отличие от фамилий, образованных от прозвищ по внешности или характеру, Шпульников прямо указывает на профессию предка. Человек, получивший такое прозвище, скорее всего, был ремесленником, работавшим на текстильном производстве или в домашнем промысле: точил, вырезал или налаживал шпули для ткацких станков.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: суффикс -ов-/-ев- присоединяется к основе, обозначающей занятие (ср. Кузнецов, Плотников, Столяров). В данном случае — Шпульник + -ов. Суффикс -ник в основе указывает на деятеля, поэтому фамилия относится к разряду «профессиональных» и не связана с именем собственным. Интересно, что корень «шпуль» заимствован из немецкого (Spule — катушка) через посредство польского или прямо в ремесленную речь. Это говорит о том, что фамилия могла закрепиться в регионах с развитым текстильным производством — например, в центральных губерниях России, где работали мануфактуры, или на Урале, где было много кустарных промыслов.

Встречается также вариант Шпульников с ударением на первый слог, что характерно для северных и сибирских говоров, где «шпуля» произносили с ударением на «у». В церковных и метрических книгах XIX века фамилия фиксировалась редко, что указывает на её позднее оформление — скорее всего, в среде крестьян или мещан, получивших фамилии после реформы 1861 года. Шпульниковы не относились к дворянству; это фамилия ремесленного сословия, и её носители, вероятно, жили в слободах при фабриках или в деревнях, где ткачество было основным занятием.