Фамилия Лысии — редкий случай, когда написание напрямую указывает на грамматическую форму, от которой она произошла. В русском языке фамилии на -ий (Лысий, Долгий, Широкий) обычно представляют собой застывшую форму прилагательного в именительном падеже мужского рода. Но в данном случае мы видим окончание -ии, что выдаёт форму множественного числа: «Лысии» — это буквально «чьи?» — люди из семьи Лысых.

Скорее всего, перед нами вариант фамилии, образованной по патронимической модели на -их/-ых, характерной для северных и центральных губерний России (Архангельская, Вологодская, Владимирская, Тверская области). В этих регионах было принято отвечать на вопрос «чей ты?» формой родительного или предложного падежа множественного числа: Лысых, Долгих, Босых. Однако при документальной записи в XIX веке неграмотные писцы или сами носители могли заменить твёрдое -ых на книжное -ии, что звучало «благороднее» и напоминало дворянские фамилии на -ский. Так Лысых превратились в Лысии.

Основа фамилии — прилагательное «лысый». Прозвище Лысый давали человеку с заметной лысиной, независимо от возраста. В древнерусской традиции лысина не всегда была признаком старости: её могли выбривать специально (например, воины или монахи), либо она появлялась из-за болезни. Прозвище было настолько распространённым, что легло в основу множества фамилий: Лысов, Лысых, Лысаков, Лысенко. Фамилия Лысии стоит в этом ряду особняком именно из-за своего окончания, которое зафиксировало региональный вариант склонения.

Встречаемость фамилии крайне низкая. Основной ареал — северо-западные области России и, возможно, старообрядческие поселения в Прибалтике, где сохранялись архаичные говоры. В современном русском языке носители фамилии Лысии сталкиваются с проблемой склонения: мужской вариант склоняется как прилагательное (Лысиев, Лысию), а женский остаётся неизменным (Мария Лысии). Эта особенность — ещё одно доказательство того, что фамилия не прошла полную унификацию по общерусскому образцу, а осталась живым свидетельством местного говора.