Фамилия Палычева — женская форма, а её основа — мужская фамилия Палычев. В отличие от большинства русских фамилий на -ов/-ев, образованных от полных форм имени (Иванов, Петров), здесь работает иная модель: суффикс -ычев присоединяется к усечённой основе имени Павел. Речь идёт о разговорной форме Па́лыч (стяжение «Палыч» из «Павлыч»), которая в русском языке стала самостоятельным отчеством. Таким образом, Палычев — это «чей?» — сын Палыча, то есть внук Павла. Фамилия фиксирует не имя деда напрямую, а его отчество, что для русской ономастики вполне характерно: так же образованы Санычев (от Саныч — Александрович), Митричев (от Митрыч — Дмитриевич).

Корень восходит к латинскому Paulus («малый», «небольшой»), но в бытовом сознании связь с этим значением давно утрачена. Интересно, что форма Палыч в XVI–XVII веках могла быть не только отчеством, но и самостоятельным прозвищем — так называли человека, который постоянно упоминал отца или носил имя в честь деда Павла. В крестьянской среде, где фамилии закреплялись поздно (в основном после отмены крепостного права в 1861 году), вариант Палычев мог возникнуть как уличное прозвище целой семьи: «Палычи» — потомки того самого Палыча.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным регионам России. В переписях XIX века Палычевы чаще встречались в Вологодской, Костромской и Вятской губерниях — там, где отчество на -ыч было особенно распространено в быту. В южных и сибирских областях, где преобладали формы на -ич (Павлович), фамилия встречается реже.

С точки зрения социального статуса, Палычевы — почти всегда крестьянский или мещанский род. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано: в «Общем гербовнике» её нет. Это не делает фамилию «простой» — она честно отражает реальную историю: человек, носивший отчество Палыч, был, скорее всего, незнатным, но уважаемым в своей общине.