Фамилия Небесных стоит особняком среди русских фамилий — и по редкой форме, и по прозрачному, почти поэтическому смыслу. В отличие от большинства фамилий на -ов/-ев и -ин, она относится к архаичной модели на -их/-ых, которая указывает не на отдельного человека, а на целый род или семью. Буквально Небесных значит «из семьи Небесных», «те, кто принадлежат к Небесным». Такая форма была характерна для северных и сибирских говоров, а также для казачьих областей, где фамилии нередко застывали в родительном падеже множественного числа.

Основа фамилии — прилагательное «небесный». Вряд ли предок носителя фамилии имел отношение к астрономии или воздухоплаванию. Прозвище Небесный в старину могли дать человеку с возвышенным, мечтательным характером, либо тому, кто жил в доме с яркой росписью или иконами, напоминавшими о небесном мире. Не исключено и ироничное происхождение: так могли окрестить оторванного от земли фантазёра или, наоборот, очень набожного человека.

С точки зрения словообразования, фамилия Небесных — редкий случай, когда основа не усекается и не меняет окончание. Если бы фамилия образовалась по стандартной модели, мы бы получили Небеснов или Небескин. Но форма на -ых сохранила исходное прилагательное почти без изменений, что говорит о её позднем закреплении — в XVII–XVIII веках, когда такие фамилии уже выходили из употребления в центральной России, но оставались на окраинах.

Однокоренных фамилий в русском ономастиконе немного: Небесный, Небескин, Небеснов. Все они восходят к тому же прозвищу, но различаются по географии. Небесных — самая редкая и локальная, её носители в основном встречаются на Урале и в Сибири, где фамилии на -их/-ых держались дольше всего. В словарях Б. Унбегауна и В. Никонова эта фамилия не упоминается отдельно, что подтверждает её малочисленность.

В современном русском языке фамилия не склоняется: «Иван Небесных», «у Ивана Небесных». Это типично для всех фамилий на -их/-ых, которые воспринимаются как застывшая форма множественного числа.