Фамилия Палютин образована от прозвища или имени Палюта, и в её основе лежат две совершенно разные традиции именования — прозвищная и каноническая. Потомок человека по прозвищу или с уменьшительным именем Палюта со временем стал Палютиным.

Первая версия связывает Палюта с глаголом «палить» — «поджигать, жечь». Такое прозвище мог получить человек, потерявший дом при пожаре, или тот, кто жил на палёном месте: в старину часть леса сжигали, чтобы расчистить участок под постройки и пашню. Это подсечно-огневое земледелие было обычным делом в северных и центральных русских землях, так что прозвище могло закрепиться за крестьянином, осваивающим новый надел. Менее вероятно, что так называли мужчину с огненно-рыжими волосами — для этого в народе существовали более прямые прозвища вроде Рыжий или Красный.

Вторая версия видит в Палюте уменьшительную форму церковного имени. Здесь возможны сразу несколько источников: Панкратий (от греческого «всевластный, всемогущий»), Пантелеймон (греч. «всемилостивый»), Павел (от латинского «маленький») или редкое имя Полиен (от греч. «многохвальный»). В народной среде длинные имена часто сокращали до коротких обиходных форм, и Палюта вполне могла быть одной из них. Из всех вариантов правдоподобнее всего связь с Павлом: это имя было широко распространено, а форма Палюта хорошо ложится в ряд уменьшительных от него.

Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: Палютин буквально значит «сын Палюты». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от основ, оканчивающихся на -а или -я, и встречается в северных и центральных регионах России. Фамилия остаётся редкой, что говорит о локальном происхождении — вероятно, она закрепилась в одном или нескольких сёлах и оттуда распространилась по стране.