Фамилия Поленовы происходит от прозвища Полено. Чаще всего так называли плотника — человека, чья работа напрямую связана с деревом и бревнами. Это «профессиональное» именование, которое закрепилось за родом занятий и перешло в фамилию. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Поленов буквально означает «сын Полена», потомок человека с таким прозвищем.

Есть и вторая версия, менее вероятная. Она связывает фамилию с крестильным именем Полиен, которое в переводе с греческого значит «многохвальный». Краткая форма этого имени — Полено — могла совпасть с бытовым прозвищем, но для русского уха такое отождествление звучит натянуто. Плотник по прозвищу Полено — объяснение проще и правдоподобнее: оно опирается на живую народную традицию называть человека по ремеслу.

Точное время и место возникновения фамилии установить сложно. Русские фамилии формировались постепенно, на протяжении нескольких столетий, и Поленовы могли появиться независимо в разных регионах. Однако сама фамилия — памятник славянской культуры: она сохранила в себе и бытовую наблюдательность, и слово, которое в прозвищной форме звучало по-народному метко. В отличие от многих фамилий, образованных от церковных имен, Поленовы несут отпечаток не книжной, а ремесленной среды, что делает их историю особенно живой.