Фамилия Воробельова — яркий пример того, как географический говор и особенности местного произношения могут изменить облик даже самой привычной фамилии. На первый взгляд она кажется вариантом распространённой «Воробьёвой», но суффикс и ударение указывают на иное происхождение.

В основе фамилии лежит не птица воробей, а прозвище Воробель. В южнорусских и украинских говорах, а также в некоторых областях Беларуси слово «воробель» означало то же, что и «воробей», но с характерным для этих диалектов окончанием. Прозвище могли дать невысокому, юркому или суетливому человеку — по ассоциации с повадками птицы. Таким образом, фамилия образована по стандартной модели: от прозвища Воробель с помощью патронимического суффикса -ов-, который в женском роде даёт окончание -ова.

Ключевое отличие от фамилии Воробьёва — суффикс. В фамилии Воробельова ударение, скорее всего, падает на третий слог: Воробельо́ва. Это типично для фамилий, образованных от слов с суффиксом -ель- (ср. Козель, Кобель). В то время как Воробьёва произошла от слова «воробей» с суффиксом -ей- и ударением на последний слог. Такое написание могло закрепиться в документах из-за «акающего» произношения: безударное «о» после мягкого «л» звучало как «а», что и отразилось на письме.

Фамилия Воробельова — редкая. Она не упоминается в массовых справочниках, но её можно встретить в архивных записях по югу России (Курская, Воронежская области) и на востоке Украины. Носители фамилии, вероятно, происходят из крестьянской или казачьей среды, где прозвища были особенно живучи. В метрических книгах XVIII–XIX веков она могла записываться и как Воробелёва (с «ё»), но в советское время написание унифицировали по принципу «как слышится, так и пишется».