Фамилия Пальонка — редкая и нестандартная для русского именослова. Её происхождение, скорее всего, связано не с русским, а с белорусским или польским языковым фоном, что сразу выделяет её из ряда фамилий на -ов/-ин.

В основе фамилии лежит слово «пальонка» (от белорусского «пальонка» — полынья, или от польского palonka — что-то обожжённое, выжженное). Однако наиболее вероятна связь с прозвищем, образованным от глагола «паліць» (жечь, палить). Пальонкой могли назвать человека, связанного с огнём: выжигальщика угля, кузнеца, либо того, кто занимался подсечным земледелием — выжигал лес под пашню. В белорусских говорах «пальонка» также могла означать гарь, выжженное место — такое прозвище давали человеку, жившему на гарях или имевшему тёмный, «обгоревший» цвет лица.

Словообразовательная модель необычна. Фамилия не имеет типичного русского суффикса (-ов, -ин, -ский), а представляет собой чистую основу, застывшую в форме женского рода. Это характерно для украинских и белорусских фамилий (например, Шевченко, Тимошенко), где окончание -ка часто указывает на прозвище или профессию. В русском языке такая форма встречается реже и обычно свидетельствует о юго-западном происхождении рода.

Географически фамилия Пальонка наиболее вероятна в западных регионах России, граничащих с Беларусью (Смоленская, Брянская области), или непосредственно в Беларуси. Встречаемость её крайне низкая, что указывает на относительно молодое или локальное бытование.

Альтернативная версия — связь с фамилией Палёнка (через букву «ё»), которая могла возникнуть от названия самогона («палёнка»). Но в этом случае написание через «о» (Пальонка) — результат диалектного аканья или орфографической фиксации произношения. Однако эта версия менее правдоподобна, так как фамилии от названий напитков редки и обычно носят ироничный характер, а прозвища по роду занятий — куда более типичный источник.

Таким образом, носитель фамилии Пальонка, скорее всего, имеет предка из белорусских или западнорусских земель, который получил прозвище по месту жительства (на выжженной поляне) или по профессии, связанной с огнём. Фамилия сохранила исходную форму прозвища без дополнительных суффиксов, что делает её ярким диалектным маркером.