Фамилия Улепаева — женская форма, мужской вариант — Улепаев. В основе фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Улепай. Такие имена на -ай (ср. Ковыряй, Ломай, Стреляй) в древнерусской традиции часто давали по действию, которое характеризовало человека, или как оберег. Глагольная основа «улепать» в диалектах имела значение «уйти, убежать, удрать» (от общеславянского *lěpiti — «лепить, прилипать», но с приставкой у- приобрело переносный смысл «отлепиться, отделиться»). Соответственно, Улепаем могли прозвать непоседу, человека, который быстро исчезал, или того, кто однажды сбежал из дома, с места службы.

Словообразовательная модель простая: основа Улепа- + суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей сын?» — Улепаев). Суффикс -ев, а не -ов, объясняется тем, что основа оканчивается на мягкий согласный (п) или на -й (в звуковом виде). Фамилия Улепаев, как и многие русские фамилии на -ев, закрепилась в основном в крестьянской среде, где отчества и прозвища переходили в фамилии в XVII–XIX веках.

География фамилии сегодня — преимущественно южные регионы России (Ростовская область, Краснодарский край), а также встречается в Казахстане, что может указывать на переселенческие потоки или на русско-тюркское пограничье. Спорных версий происхождения немного: иногда Улепаева связывают с тюркским корнем ülep («умирать»), но это маловероятно — во-первых, фонетически не совпадает, во-вторых, для тюркских фамилий нехарактерен русский суффикс -ев без тюркского аффикса принадлежности. Поэтому основная гипотеза — чисто русская, от прозвища-глагола.

В отличие от многих фамилий на -ай (Ковыряев, Ломаев), где корень прозрачен, Улепаев стоит особняком: слово «улепать» в литературном языке почти исчезло, сохранившись лишь в диалектах и просторечии. Это делает фамилию ценной для диалектологов — она фиксирует живую речь прошлого. Носителей с ярко выраженным аристократическим или дворянским происхождением не зафиксировано, что типично для фамилий подобной модели.