Фамилия Полнякова — женская форма, а её мужской вариант Полняков. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Полняк, которое могло возникнуть двумя разными путями, и оба правдоподобны.

Первый и самый прямой вариант: прозвище связано с прилагательным «полный» — в старых говорах так называли человека тучного, дородного, крепкого телом. Модель образования проста: основа «полн-» (от «полный») плюс суффикс «-як», который в русской антропонимии часто давал прозвища по внешнему признаку (сравните: Толстяк, Крепыш, Добряк). От Полняк через притяжательный суффикс «-ов» и образовалась фамилия — буквально «сын Полняка».

Второй путь — через топоним. На западе и юге России, а также в Беларуси и на Украине есть несколько сёл и деревень с названиями Полня, Полное, Полняны. Житель такой местности мог получить прозвище Полняк — «пришлый из Полней». В этом случае фамилия указывает не на внешность, а на географическое происхождение предка. Обе версии не противоречат друг другу: в разных семьях фамилия могла родиться независимо и от прозвища, и от названия места.

Суффикс «-як» в фамилиях встречается реже, чем стандартные «-ов» и «-ин», что делает Полняковых носителями довольно редкой словообразовательной модели. В сословном отношении фамилия, скорее всего, крестьянская или мещанская — прозвища по внешности и по месту жительства были типичны для непривилегированных слоёв в XVI–XVII веках, когда фамилии только закреплялись. Известных исторических носителей фамилии в открытых источниках не прослеживается, что обычная ситуация для фамилий, не попавших в дворянские родословные книги.