Фамилия Поломиева — женская форма мужской фамилии Поломиев. В её основе лежит либо прозвище, либо редкое дохристианское имя. Словообразовательный суффикс -ев указывает на принадлежность: Поломиев буквально означал «сын Поломия». Само же имя или прозвище Поломий, скорее всего, связано с глаголом «поломить» — в русских говорах это «сломать, переломить, нанести урон». Человек с таким прозвищем мог получить его за физическую силу (ломающий что-то), за крутой нрав или, напротив, за неловкость — «поломай-ка». Менее вероятна связь с диалектным словом «полом» (помещение под полом, подвал) или с названием реки Поломы (в Вятской губернии), но в таком случае фамилия писалась бы через «а» — Поломаев.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным регионам России. Встречается в Вологодской, Кировской, Нижегородской областях и в Пермском крае. По данным переписей, это редкая фамилия: её носители никогда не составляли многочисленных родов, а концентрировались в нескольких деревнях. По сословной принадлежности предки Поломиевых — почти наверняка государственные крестьяне, не крепостные, что объясняет сохранение фамилии в документах XVIII–XIX веков.

Интересная деталь: фамилия могла возникнуть не напрямую от прозвища, а от уличного имени Поломей — так в некоторых сёлах называли человека, занимавшегося починкой сломанных вещей (от «поломать» в значении «чинить, налаживать»). В таком случае Поломиев — потомок мастера-«поломея», что роднит фамилию с профессиональными прозвищами вроде Кузнецов или Плотников, но с более узкой местной окраской. Словарь русских фамилий Б. Унбегауна не фиксирует Поломиева, что подтверждает её локальный характер — она не попала в общерусский ономастикон, оставшись в пределах одной-двух губерний.