Фамилия Цыпелев — редкий случай, когда основа почти наверняка связана с диалектным словом, а не с крестильным именем. Её ядро — «цыпель» или «цыпелька». В русских говорах, особенно на севере и в Сибири, так называли мелкого, худого, тщедушного человека. Слово родственно «цыплёнку» — тому же корню, что и «цыпа», «цыпка» (цыплёнок или вообще маленькая птица). Прозвище Цыпель давали либо субтильному мужчине, либо, в ироничном ключе, человеку с тонким, писклявым голосом.

Суффикс -ев указывает на притяжательную модель: «чей сын?» — Цыпелев, то есть потомок Цыпеля. По русской ономастической норме суффикс -ев присоединяется к основам на мягкий согласный (здесь — на «ль»). Другие варианты, вроде Цыпин или Цыпкин, образованы от тех же корней, но через другие прозвищные формы (Цыпа, Цыпка). Цыпелев стоит особняком — форма на -ель встречается реже, что делает фамилию более локальной.

Фамилия фиксируется в основном в северных и центральных регионах России. Встречается в Вятской, Вологодской, Костромской губерниях, а также на Урале. Это не дворянский род, не купеческая династия — скорее всего, крестьянская или мещанская фамилия, возникшая в среде, где прозвища давали по внешности или повадкам. Писарь при переписи записал её на слух, без вариантов, так и закрепилось.

Альтернативная версия — связь с глаголом «цыпать» (царапать, щипать) — маловероятна. Глагол дал бы другую модель (Цыпалов, Цыпков). Версия о происхождении от тюркского «чип» или «цип» (межа, граница) не подкреплена ни географией бытования фамилии, ни типичной для тюркских заимствований суффиксацией. Так что основная и наиболее убедительная гипотеза — от прозвища Цыпель, означавшего «малорослый, щуплый человек».