Фамилия Поднебесов образована от прозвища Поднебесый, которое восходит к прилагательному «поднебесный», то есть «находящийся под небом». Вопреки возможному ожиданию, в основе лежит не поэтический образ, а скорее бытовая наблюдательность. Прозвище носило иронический характер: так могли назвать очень высокого человека, который буквально доставал до неба, либо мечтателя, который «витал в облаках» и был оторван от земли. Таким образом, прозвище указывало либо на внешность, либо на склад характера.

Суффикс -ов в фамилии указывает на стандартную патронимическую модель: Поднебесов — это «сын Поднебесого». Такая модель была широко распространена в русских фамилиях, но сама основа встречается редко. Родственные фамилии — Поднебесный, Поднебеско, Поднебеснов — встречаются в разных регионах, но все они немногочисленны. Это говорит о том, что прозвище не было массовым и закрепилось за одной конкретной ветвью рода.

Интересно, что в старину прозвища с корнем «небо» часто давали не в прямом смысле, а как насмешку. Человек маленького роста вполне мог получить прозвище Поднебесый — по принципу противоположности. Поэтому при попытке реконструировать облик предка стоит учитывать, что ирония в народной ономастике ценилась выше точности. О точном месте и времени возникновения фамилии говорить сложно: процесс формирования фамилий в разных землях растянулся на несколько столетий, а письменные источники по таким редким прозвищам скудны.

Несмотря на кажущуюся простоту, фамилия Поднебесов — редкий пример того, как в одном слове соединились народная поэзия и трезвый бытовой взгляд. Она сохранила в себе живую речь предков и их склонность к меткому слову, а потому остается ценным памятником славянской культуры.