Фамилия Полеухина — женская форма фамилии Полеухин. В основе лежит прозвище, и чтобы понять его смысл, нужно разобрать слово по частям. Первая часть — «поле-» — указывает на поле, сельскохозяйственные угодья. Вторая часть — «-ух-» — это не суффикс, а часть корня, родственная слову «ухо». Таким образом, «Полеух» — это человек, у которого «ухо в поле», то есть он постоянно прислушивается к тому, что происходит в поле: не шумит ли ветер, не идет ли дождь, не время ли начинать жатву или пахоту. Прозвище могли дать крестьянину, который обладал особой чуткостью к природным переменам, или же тому, кто жил на отшибе, у самого поля, и первым слышал любой звук.

По модели образования фамилия Полеухин относится к типично русскому патронимическому типу на -ин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей сын?» — Полеухин, то есть сын Полеуха. Это характерно для фамилий, образованных от прозвищ, оканчивающихся на согласный или на -а/-я. В данном случае основа «Полеух» дала форму Полеухин, а не Полеухов, что говорит о древности прозвища: в северных и центральных русских говорах притяжательные прилагательные чаще образовывались именно с суффиксом -ин.

Интересно, что фамилия Полеухин — редкая. Она почти не встречается в крупных городах, зато локально может быть распространена в сельской местности, особенно в областях с сильными традициями прозвищ (Вологодская, Архангельская, Кировская области). В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) подобные «полевые» прозвища упоминаются как характерные для земледельческой среды, но именно форма «Полеух» нигде не зафиксирована в качестве распространенной. Это говорит о том, что фамилия возникла в узком кругу, возможно, в одной деревне или волости, и не получила широкого распространения.

В написании фамилии возможна вариативность: в старых документах встречается написание «Полеухинъ» с твердым знаком на конце, а также «Полеухин» без него. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Полеу́хин. В современном русском языке фамилия склоняется как обычное притяжательное прилагательное: Полеухина, Полеухиной, Полеухину и так далее.