Фамилия Полисаев не принадлежит к числу самых распространённых, но её происхождение довольно прозрачно. В её основе лежит либо имя, либо прозвище, а суффикс -ев указывает на типичную восточнославянскую модель: «чей?» — сын или потомок человека по имени или прозвищу Полисай.

Самая вероятная версия связывает фамилию с крестильным именем Полиевкт (греч. Polycuktos — «долгожданный» или «многовожделенный»). В народной речи это имя, неудобное для произношения, сокращалось и переделывалось: Полиевкт превращался в Полис, а затем в Полисай. Подобные усечения — обычное дело для русских фамилий: вспомните Полуектов или Полунин. Таким образом, Полисаев — это «внук Полисая», то есть человека, которого в быту звали сокращённой формой от Полиевкта.

Есть и вторая, менее распространённая гипотеза: от прозвища Полисай, которое могло возникнуть из глагола «полисать» — в некоторых говорах так называли того, кто любит полоскать, мыть или, в переносном смысле, болтать без умолку. Однако эта версия уступает первой по убедительности: антропонимические словари (например, работы В. А. Никонова) в первую очередь связывают фамилии на -ай с народными формами канонических имён.

Географически фамилия Полисаев тяготеет к центральным и южным регионам России, встречается в Поволжье. Сословно её носители в большинстве своём были крестьянами или мещанами — фамилия не даёт оснований предполагать дворянское происхождение. В документах XVII–XVIII веков подобные фамилии на -ев встречаются в основном среди посадских людей и однодворцев, что косвенно подтверждает «имённую» версию: имя Полиевкт было распространено в среде духовенства и простого народа.

В написании фамилии возможна путаница: иногда её путают с Полисаевым (двойное «с» или «а»), но исходная форма — именно с одной «с» и «ев» на конце. Редкая фамилия Полисаев — живое напоминание о том, как многосложное греческое имя «обкатывалось» в русской речи, превращаясь в короткое и звучное прозвище.