Фамилия Полесикова — женская форма фамилии Полесиков, а та, в свою очередь, образована от прозвища или имени Полесик. Основа здесь — «полес-», которая напрямую отсылает к слову «полесье»: лесистая местность, поросшая лесом равнина, или, в более узком смысле, житель исторической области Полесье (Белорусское и Украинское Полесье). Мужчина, которого прозвали Полесиком, мог быть выходцем из этих краёв, лесным охотником, бортником или просто человеком, жившим у леса. Суффикс «-ик» в прозвище указывает на принадлежность или характерный признак: Полесик — «тот, кто с Полесья» или «лесной человек».

Модель образования фамилии — типичная для русских фамилий на «-ов»: к основе Полесик добавили патронимический суффикс «-ов», получилось Полесиков, что буквально значит «сын Полесика». В женском роде фамилия оформилась как Полесикова. Такая схема распространена повсеместно, но сама основа встречается реже, чем, скажем, фамилии от названий городов (Москвин, Тверитинов). Полесиков — скорее локальный вариант, завязанный на конкретном ландшафте.

Есть и более спорная версия: связывать фамилию с диалектным «полёсок» — уменьшительное от «полоса» (узкая полоса земли, межа). В этом случае прозвище мог получить крестьянин, владевший узким наделом или живший на отшибе. Но первое толкование (от Полесья) выглядит убедительнее, так как в русской ономастике географические прозвища — один из самых частых источников фамилий, и «полесский» след прослеживается чётче, чем земледельческий.

Встречаемость фамилии Полесикова невысокая, она сосредоточена в основном в центральных и южных регионах России, а также в Беларуси, что подтверждает её связь с историческим Полесьем. Носительница такой фамилии может с высокой вероятностью быть потомком переселенцев из белорусских или украинских лесов, которые в XVI–XVIII веках осваивали южные окраины Московского государства.