Фамилия Палытова — женская форма фамилии Палытов, и её разбор стоит начать с мужского варианта. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Палытый. Слово «палытый» в русских говорах имело несколько значений: так могли называть человека с опалённой, обожжённой кожей или волосами, либо того, кто занимался выжиганием леса под пашню (палом, паломником). В некоторых диалектах «палытый» означало «бестолковый, горячий», что тоже могло стать прозвищем по характеру. Суффикс -ов- указывает на типичную русскую модель образования отчеств и фамилий: Палытов буквально значит «сын Палытого».

География фамилии узкая. Палытовы встречаются в основном в центральных и южных областях России — в Воронежской, Рязанской, Тамбовской губерниях. Это указывает на крестьянское или однодворческое происхождение: фамилия не попала в дворянские родословные книги и не была распространена в городах. Интересно, что в документах XVII–XVIII веков встречается форма «Палытой» — без суффикса, как прямое прозвище. К XIX веку она закрепилась в стандартной модели с -ов, что говорит о позднейшей паспортизации.

Редкость фамилии делает её ценной для локальной истории. Палытовы, скорее всего, были крестьянами или мелкими служилыми людьми, жившими в чернозёмной полосе. Прозвище могло закрепиться за первопоселенцем, который расчищал землю под пашню огнём — распространённый приём в лесной и лесостепной зоне. Альтернативная версия — прозвище по внешности: рыжий или смуглый человек, которого «палило» солнце. Обе гипотезы правдоподобны, но первая (по роду занятий) встречается в ономастике чаще для фамилий этой модели.