Фамилия Зепалины — редкий случай, когда привычное на слух окончание -ин скрывает за собой необычное фонетическое изменение. Если посмотреть на основу, сразу бросается в глаза: здесь нет привычного «Запалин», а именно «Зепалин». Скорее всего, перед нами результат аканья или диалектного произношения: звук [о] после твёрдого согласного перешёл в [а], а затем, под влиянием говора, редуцировался до [е] или [и]. Проще говоря, предка носителей этой фамилии когда-то звали Запал, а фамилию записали на слух — так и получились Зепалины.

Прозвище Запал, лёгшее в основу, многозначно. Глагол «запаливать» означал не только «зажигать» или «стрелять», но и «швырнуть, ударить со всей силы». Поэтому первая версия — характер: Запалом могли прозвать человека вспыльчивого, драчливого, того, кто «запаливается» с пол-оборота. Вторая версия — ремесло. «Запалом» называли и затравку у пушки, и горючий шнур для подрыва камней. Значит, Запал мог быть пушкарём или работником в каменоломне — специалистом по взрывным работам. Обе версии имеют равное право на существование, и выбрать между ними без точных записей о первом носителе невозможно.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Зепалин — это «сын Запала» или «человек из рода Запала». Такая модель типична для северных и центральных русских областей, где фамилии на -ин образовывались от слов, оканчивающихся на -а/-я. Географически фамилия встречается спорадически, в основном на территории бывшей Вятской губернии и в Пермском крае, что подтверждает её севернорусское происхождение.

С точки зрения словообразования, фамилия Зепалин — яркий пример того, как живая речь перерабатывает книжную форму. Если бы фамилию записывал грамотный дьяк, мы бы имели «Запалин». Но запись сделали на слух, в местном говоре, где гласные «съезжали» — и получился уникальный вариант, который и отличает Зепалиных от всех остальных «Запаловых» и «Запалиных».