Фамилия Полобрюхова — яркий образец русской фамилии, рождённой не от крестильного имени, а от уличного прозвища. В её основе лежит простое и хлёсткое слово «полобрюхо». Если разобрать его на части, получается «пол-» (половина) и «брюхо» (живот). Для человека, жившего в деревне или посаде, такое прозвище было не оскорблением, а точной бытовой характеристикой. Так могли назвать либо очень худого, «прозрачного» человека, у которого живота будто и вовсе нет, либо, наоборот, того, кто обжорством «наел» себе огромное брюхо, которое не обхватить. Скорее всего, имелся в виду первый вариант — тощий, голодный, «половинчатый» в прямом смысле.

Модель образования фамилии — суффикс -ов, указывающий на принадлежность. Полобрюхова — это буквально «жена (или дочь) Полобрюха». В русской ономастике это одна из самых распространённых схем: прозвище отца становилось фамилией для его детей. В данном случае женская форма говорит о том, что носительница — женщина, а её предок по мужской линии носил прозвище Полобрюх. Сама фамилия Полобрюхов (мужской вариант) встречается редко, что делает её особенно интересной.

С точки зрения лингвистической географии, фамилии с корнем «брюх-» (Брюхов, Брюханов, Брюхатый) типичны для центральных и северных областей России. Однако уникальная приставка «пол-» вносит элемент шутки или даже самоиронии. В крестьянской среде такие «половинчатые» прозвища часто давали людям с заметным физическим недостатком или просто за необычную внешность. В словаре В. И. Даля слово «полобрюхий» не зафиксировано, но по аналогии с «полуго́рбый» или «полуно́гий» оно могло означать человека с неполным, искалеченным животом.

В отличие от фамилий, образованных от церковных имён (Иванов, Петров), Полобрюхова — «мирская», то есть возникшая в быту. Это говорит о том, что предки носительницы, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми, не имевшими отношения к духовенству и дворянству. Фамилия не получила широкого распространения и осталась локальной, что только подчёркивает её самобытность.