Фамилия Полсычева — женская форма фамилии Полсычев. Она образована от мужского прозвища Полсыч, которое, в свою очередь, связано с диалектным словом «полсыч». В русских говорах «сыч» — это не только ночная птица, но и человек угрюмый, необщительный, живущий замкнуто. Приставка «пол-» (половина) в прозвищах часто указывала на неполноту качества: Полсыч — это не совсем сыч, а «наполовину» сыч, то есть человек с чертами замкнутости, но не до конца отрешённый от мира.

Модель образования типична для русских фамилий: к основе на -ч прибавился суффикс -ев (Полсыч + ев = Полсычев). Суффикс -ев, а не -ов, объясняется мягкостью конечного согласного основы. Это одна из самых распространённых патронимических моделей, указывающая на принадлежность к роду человека по прозвищу.

Встречается фамилия в основном в центральных и северных регионах России, где были распространены диалектные формы слов. Интересно, что в некоторых говорах слово «сыч» могло означать не только птицу, но и скупого человека, поэтому Полсычев могло быть прозвищем не столько угрюмого, сколько прижимистого хозяина.

В дореволюционных источниках фамилия Полсычев фиксируется в переписях крестьян Вятской и Костромской губерний. Это указывает на преимущественно крестьянское происхождение рода. Дворянских ветвей с такой фамилией не известно, что характерно для прозвищ, образованных от бытовых, а не от календарных имён.