Фамилия Палуева — женская форма от Палуев, и в её основе лежит прозвище или нецерковное имя Палуй. Разбирать её стоит с суффикса: -ев указывает на принадлежность («чей?»), а значит, первый носитель фамилии был сыном или потомком человека по прозвищу Палуй. Само прозвище образовано от глагола «паловать» в его диалектном значении — «валить, опрокидывать, повергать». В северных и сибирских говорах «палуй» могло означать «валежник», «бурелом» или просто «тот, кто валит» — например, лесоруб или драчун. Есть и другая, менее вероятная версия: связь с именем Павел через уменьшительную форму Палуня или Палуха, но тогда логичнее было бы ожидать суффикс -ин, а не -ев.

Географически фамилия тяготеет к северу России и Уралу: в переписных книгах XVII–XVIII веков Палуевы встречаются в Вятской и Пермской губерниях, а также в Архангельской области. Это подтверждает связь с северными говорами, где слово «палуй» было в ходу. Социально предки Палуевых, скорее всего, были государственными или монастырскими крестьянами, реже — посадскими людьми, занятыми лесным промыслом или сплавом леса.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Палухин, Палушин, Палуков — показывает, что основа «пал-» в русской антропонимии редкая и почти всегда связана с действием «валить» или «падать». В отличие от массовых фамилий на -ов от крестильных имён, Палуева сохранила бытовое прозвище, которое могло закрепиться за родом лесорубов или за человеком с неспокойным нравом. Спорных версий тут немного: притягивать финно-угорские корни (от финского «paluu» — «возвращение») нет оснований, так как слово не фиксируется в русских говорах соседних регионов.