Фамилия Полехин напрямую рассказывает о географическом происхождении предка. В её основе лежит прозвище Полеха, которое давали жителю Полесья — обширной лесисто-болотистой местности, охватывающей юг Белоруссии и север Украины. Иногда полехами называли и этнографическую группу русских, населявших лесистые районы Поочья, то есть земли по реке Оке.

На формирование культуры полехов значительно повлияли контакты с белорусами и литовцами, что отражалось в говоре, одежде и быте. Вероятно, основатель рода Полехиных либо сам был полехом, либо провёл среди них долгое время, за что и получил прозвище от соседей. Такие прозвища по месту жительства были распространены на Руси: они помогали быстро опознать, откуда пришёл человек.

Словообразовательная модель здесь простая и типичная для русских фамилий: к основе Полех- добавляется притяжательный суффикс -ин, указывающий на принадлежность. Так, Полехин буквально означает «сын Полехи», «потомок Полехи». Суффикс -ин в этой позиции конкурировал с -ов, но выбор пал на первый, что встречается у фамилий, образованных от слов с мягкой или шипящей основой.

Интересно, что прозвище Полеха могло закрепиться не только за выходцем из Полесья, но и за человеком, который вёл себя «по-полесски» — например, медлительно или с особым говором. Однако основная версия остаётся географической, и она правдоподобнее: прозвища по месту жительства всегда были самыми устойчивыми и понятными для окружающих.

Фамилия Полехин встречается в разных регионах России, но чаще всего её носители встречаются в областях, граничащих с Белоруссией и Украиной, а также в средней полосе России, куда полехи переселялись в поисках новых земель. Сегодня фамилия не редкая, но и не слишком частая, что сохраняет её связь с конкретным историческим корнем.