Фамилия Поленышев — один из тех случаев, где этимология лежит на поверхности, но требует небольшой оговорки. Основа здесь — не «полено» в прямом смысле, а прозвище Поленыш. Суффикс -ыш в древнерусских именах и прозвищах был уменьшительно-ласкательным, часто ироничным. Поленыш — это не «маленькое полено», а человек, которого так окрестили за внешность или поведение: сухощавый, долговязый, может быть, неуклюжий или, наоборот, упрямый, как чурбан. Притяжательный суффикс -ев (после мягкого согласного -ш) превратил прозвище в фамилию: Поленышев — «сын Поленыша».

В русской ономастике прозвища от названий предметов быта — явление обычное. Полено, как и топор, кочерга или лапоть, могло стать именем человека в крестьянской среде, где не было сложных церковных имён. Словарь русских фамилий Б. Унбегана относит подобные образования к «прозвищам по физическим признакам», хотя в случае с Поленышем возможен и характер: так могли назвать человека «неповоротливого, как бревно», или, напротив, того, кто постоянно таскал дрова.

Географически фамилия редкая и не имеет ярко выраженного очага. Встречается в центральных и северных областях России, где был распространён суффикс -ыш (сравните: Малышев, Голышев, Кудряшев). Встречаются варианты написания с одной «н» — Поленышев, но это скорее описка, так как корень «полен-» сохраняется.

Интересная деталь: в некоторых говорах «поленышем» называли не только полено, но и короткую, толстую палку или даже человека маленького роста, но плотного. Так что единого портрета предка нет — Поленышев мог быть и долговязым, и коренастым, и просто человеком с прозвищем, данным в шутку. Фамилия не дворянская, не духовная — типичная крестьянская, образованная в XV–XVII веках, когда прозвища окончательно закреплялись за родом.