Фамилия Цепалкина — женская форма от Цепалкин, и её разговорный, почти «домашний» суффикс -к- сразу выдаёт не книжное, а бытовое происхождение. Такие фамилии обычно возникали в крестьянской и мещанской среде, где прозвище давали по занятию, внешности или привычке, а потом закрепляли с простым русским суффиксом -ин.

Основа фамилии — «цепалка». В говорах центральной и южной России это слово имело несколько значений, и все они связаны с сельским трудом. Самое прямое — деревянная часть цепа, которым молотили зерно: рукоятка или било. Цепалкой могли прозвать либо мастера, делавшего такие орудия, либо человека, который постоянно работал на молотьбе. В переносном смысле «цепалкой» называли длинноногого и худого человека — по аналогии с тонкой палкой цепа. Есть и третья, менее распространённая версия: в некоторых областях так говорили о женщине, которая любит «цепать» — то есть цепляться, придираться, язвить.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, где ударение часто падает на основу, Цепалкин сохраняет ударение прозвища: Цепáлкин. Это типично для фамилий, образованных от слов с суффиксом -к- (сравните: Косилкин, Стукалкин). По той же модели возникли и однокоренные фамилии Цепалов, Цепилов, но у них другая суффиксальная огранка: они могли произойти от глагольных форм («цепал», «цепил»).

Фамилия редкая. Географически она встречается в Поволжье и на Урале — регионах, куда в XVII–XVIII веках активно переселялись крестьяне из центральных губерний. В метрических книгах XIX века Цепалкины фиксируются как государственные крестьяне и мещане, то есть люди свободные, но недворянского сословия. Дворянских родов с такой фамилией нет.

Коротко: предок носителя фамилии был либо молотильщиком, либо долговязым человеком, либо, что реже, обладал сварливым характером. Все три версии укладываются в один круг — деревенский быт и меткое народное слово.