Фамилия Цепеленко звучит на украинский лад и почти наверняка сформировалась на землях, где были распространены фамилии на -енко. Эта модель — одна из самых характерных для Восточной Украины, особенно для Полтавщины и Черниговщины. Суффикс -енко в XVI–XVII веках означал «маленький» или «сын такого-то», то есть Цепеленко — это буквально «маленький Цепель» или «сын Цепеля».

Основа фамилии — прозвище Цепель. Его происхождение, скорее всего, связано с ремеслом или сельскохозяйственным орудием. Цеп (или цепь в диалектном произношении) — это ручной инструмент для молотьбы зерна: две палки, соединенные ремнем. Человека, который работал цепом, могли прозвать Цепель. В украинских говорах слово «ціп» дало и фамилию Ціпко, и более редкую форму Цепель. Со временем прозвище закрепилось за родом, а суффикс -енко превратил его в наследственную фамилию.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с диалектным словом «цепель» в значении «заноза», «колючка». В таком случае прозвище могло отражать характер: колкий, неуживчивый человек. Однако связь с сельским трудом выглядит убедительнее — фамилии ремесленного типа были массовыми, и молотьба была делом привычным для крестьянина.

В написании фамилии есть одна особенность: первая буква «Ц» вместо более ожидаемой «Ч». В русском языке похожая фамилия звучала бы как Чепеленко (от «чепель» — черепок, либо от «чеп» — цеп). Украинский вариант с «Ц» указывает на местное произношение: в говорах, где «цоканье» или твердое «ц» было нормой, слово «цеп» произносили как «ціп» или «цеп». Поэтому Цепеленко — это именно украинская огласовка, а не искажение.

Сословно носители фамилии относились к казакам или крестьянам, так как фамилии на -енко редко встречались у дворянства. В реестрах Запорожского войска можно найти похожие прозвища, но сама фамилия Цепеленко зафиксирована в документах XIX века на территории современной Полтавской и Харьковской областей. Географически она остается локальной: ее ядро — восток Украины и приграничные районы России, куда переселялись украинские крестьяне.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Цепеленко стоит в одном ряду с Цепенко, Ципко, Цепковским. Все они восходят к одному корню, но различаются суффиксами и региональной привязкой. Цепеленко — самая «украинская» по форме, с типичным уменьшительным суффиксом, который со временем перестал восприниматься как уменьшительный и стал просто родовым знаком.