Фамилия Полунеева образована от личного имени или прозвища Полуней. Чаще всего за этим именем стоит краткая форма канонического имени Полувий (в церковнославянском произношении — Поливий), которое восходит к греческому слову со значением «многожизненный». В святцы это имя попало благодаря святителю Полувию, епископу Ринокирскому; церковь поминает его 12 мая. По преданию, за подвижническую жизнь епископ получил дар чудотворений: однажды его молитва остановила засуху, и на полях пошёл дождь, умноживший урожай.

Однако имя Полуней могло возникнуть и иначе. Оно вполне могло быть уменьшительной или обиходной формой от других, более распространённых крестильных имён: Полиевкт, Поликарп или даже Ипполит. В народной среде длинные и непривычные церковные имена часто укорачивали до простых и звучных, поэтому Полуней — типичный продукт такого упрощения.

Важно отметить, что фамилия закрепилась в мужской форме как Полунеев, а женская — Полунеева — просто следует за ней. Морфологически это стандартная русская модель: к основе Полуней добавляется притяжательный суффикс -ев, который указывает на принадлежность потомку человека по имени Полуней. Такой способ образования характерен для фамилий простых сословий: крестьян, ремесленников, посадских людей, у которых вплоть до XIX века не было наследственных родовых имён, а отчество постепенно превращалось в фамилию.

Скорее всего, основатель рода Полунеевых не принадлежал к знати: фамилии на -ев от кратких народных форм имён обычно появлялись в среде крестьянства и городских низов. Это не делает фамилию менее интересной — наоборот, она сохранила след живой разговорной традиции, где редкое церковное имя переосмысливалось и сокращалось до домашнего прозвища. Среди однокоренных фамилий можно вспомнить Полуянов или Полунин, но Полунеев выделяется именно редкостью исходного имени, которое почти не встречается в современных святцах.