Фамилия Полонных — редкая и характерная для северных говоров, в первую очередь для русского Севера и Сибири. Её выдает суффикс -ых, который указывает на форму родительного падежа множественного числа. В старину так отвечали на вопрос «чьи вы будете?»: «Мы — Полонных». Такие фамилии закреплялись за целой семьёй или династией и не склонялись по падежам, как, например, Седых или Чёрных.

Основа фамилии — слово «полон». В древнерусском языке «полон» означал «плен», «неволя», а «полоняник» — пленника. Прозвище Полонный могли дать человеку, который побывал в плену (например, после набега или военного похода), либо тому, кто занимался выкупом пленных. На юге Руси «полон» также имело значение «наполнение», «полнота», но для северных земель, откуда родом фамилия, версия с пленом выглядит убедительнее.

Встречается и другая трактовка: в некоторых говорах «полонный» — «полный», «тучный». Однако прозвища по внешности обычно давали в форме прилагательного (Полный, Полненький), а не с суффиксом -он, поэтому версия с пленом основная. Фамилия Полонных могла возникнуть в тех краях, где память о татарском полоне или литовском плене была жива несколько поколений — отсюда и прозвище, ставшее родовым именем.

Географически фамилия встречается в Архангельской, Вологодской областях, а также в Забайкалье — туда её занесли переселенцы с Севера. Поскольку фамилии на -ых почти не проникали в дворянскую среду, предки носителей этой фамилии, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми. Среди известных людей с такой фамилией нет громких имён, что подтверждает её народное, а не аристократическое происхождение.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Полонских, Полонский или Полонников встречаются гораздо чаще. Полонных — вариант более архаичный, сохранивший древнюю грамматическую форму. Именно эта особенность делает фамилию ценной для историков языка.