Фамилия Поднебесный образована от прозвища, в основе которого лежит прилагательное «поднебесный», то есть «находящийся под небом». Смысл здесь двойной. С одной стороны, так могли назвать очень высокого человека, который буквально «достаёт до неба». С другой — не исключён и иронический подтекст: прозвище могло закрепиться за мечтателем, человеком «не от мира сего», витающим в облаках, или, наоборот, за хвастуном, который «мерил небо шагами».

Словообразовательная модель проста и прозрачна: суффикс -н- превращает существительное «небо» в прилагательное, а фамилия на -ый сохраняет форму полного прилагательного, что типично для русских фамилий, образованных от качественных характеристик. Такая модель встречается реже, чем патронимические фамилии на -ов/-ев или -ин, и это уже выделяет Поднебесных из общего ряда. Чаще всего подобные «прилагательные» фамилии закреплялись за одним человеком — родоначальником, а его дети и внуки уже наследовали готовое прозвище как фамилию.

Интересно, что фамилия звучит почти как калька с китайского самоназвания «Поднебесная империя». Однако в русской среде связь с Китаем, скорее всего, случайна: прозвище родилось из народной речи, где «поднебесный» означало «весь мир», «всё, что под небом». Отсюда же пошли выражения вроде «поднебесная высь» или «поднебесный простор». Так что предок носителей фамилии мог получить её не за рост, а за широту натуры, за дела, о которых говорили: «о нём вся поднебесная знает».

В документах фамилия встречается в разных регионах России, но нигде не образует плотных гнёзд, что говорит о её прозвищном, а не сословном происхождении. Её не носили массово ни крестьяне, ни дворяне — она осталась редкой, «штучной». Именно поэтому у неё нет устойчивой географической привязки: где бы ни жил человек с таким прозвищем, фамилия закреплялась локально и не распространялась широко.

Если говорить о правдоподобности версий, то версия о высоком росте выглядит самой простой и потому самой вероятной. Ироническое переосмысление могло возникнуть позже, когда прозвище уже утратило прямую связь с внешностью и стало восприниматься как красивое, «возвышенное» слово. В любом случае, фамилия Поднебесный — редкий пример того, как русское народное слово, а не заимствование или церковное имя, легло в основу родового имени.