El topónimo es sencillamente el antropónimo Pelayo, bien conocido y frecuente en tiempos pasados y aún en los actuales. La única duda es si se trata de una forma en singular o en plural. Ciertamente parece plural, pero debe tenerse en cuenta también, como se ha señalado en el caso semejante de Pelayos de la Presa (Madrid), que cabe la posibilidad de que haya tenido cierta difusión una forma latinizante Pelagius, pronunciada simplemente [Pelayos], con /s/, como ha sucedido con otros antropónimos castellanos, del tipo Mateos, Pablos, etc. Muy posiblemente haga referencia, ya se trate de singular, ya de plural, a un personaje dado, del cual nada seguro sabemos afirmar, encargado de la repoblación o gobierno del lugar. Si fuese plural, quizá se trate ya de un nombre familiar que designa a varias generaciones de la misma familia o quizá se trate de que en origen había más de un pequeño núcleo de población en el lugar. No en pocas ocasiones estos plurales toponímicos pueden ser explicados de esta manera. Solo en época moderna (véase más abajo en el apartado de documentación) se ha añadido el segundo elemento del topónimo para diferenciarlo de otros Pelayos, sobre todo, sin duda, del ya citado Pelayos de la Presa, que  recibió su segundo elemento en  la misma fecha precisamente.