Фамилия Полубелов образована от прозвища Полубелый — так в старину могли назвать человека, чей облик, характер или общественное положение отличались полутонами. В основе прозвища лежит прилагательное «белый», которое в народной речи значило не только цвет, но и «милый, дорогой, чистый, незапятнанный». Эта символика широко отразилась в пословицах: «Рубаха черна, да совесть бела», «Говорит бело, а делает черно», «Белые ручки чужие труды любят». В таком случае Полубелым могли прозвать человека доброго, но с изъянцем, или того, чья репутация была наполовину безупречной.

Есть и более конкретная, социальная версия происхождения. На Руси «обеленными» называли крестьян, освобождённых от податей и повинностей. Полубелый — тот, кто освобождён лишь наполовину, частично. Такое прозвище могло закрепиться за человеком, пользовавшимся неполной льготой, или за его потомком, помнившим об этом статусе. Эта гипотеза выглядит правдоподобной: она объясняет необычную приставку «полу-», которая редко встречается в прозвищах, образованных от качественных прилагательных.

Словообразовательная модель фамилии проста и типична для восточнославянской ономастики: суффикс -ов присоединён к основе прозвища, отвечая на вопрос «чей?» — сын Полубелого. Такие патронимические фамилии массово складывались в XV–XVII веках, когда прозвище отца становилось наследственным именем семьи. Подобные именования встречаются у восточных, западных и южных славян, что делает фамилию частью общей славянской традиции, а не узко местным явлением.

Точное время и место возникновения фамилии Полубелов без серьёзных генеалемических изысканий назвать нельзя: процесс формирования каждой отдельной фамилии был длительным и не всегда привязан к одной местности. Но уже сам разбор прозвища показывает, что предки носителей этой фамилии жили в среде, где ценились иносказания, где слово «белый» несло двойной смысл, а социальный статус человека мог уместиться в одном метком слове.