Фамилия Полышев образована по типичной восточнославянской модели с суффиксом -ев, который присоединялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или шипящий. В данном случае основа — Полыш. Это краткая форма одного из двух возможных полных имён: Поликарп или Палладий.

Первый вариант — от греческого имени Поликарп (πολύς — «многочисленный» и καρπός — «плод», то есть «плодовитый»). В русском просторечии имя Поликарп часто сокращали до Полыш (как, например, Карп — Карпыш). Второй вариант — от имени Палладий (Παλλάδιος — «относящийся к Афине Палладе»), которое тоже могло дать уменьшительную форму Полыш через промежуточное Палыш. Оба имени были в ходу у крестьян и мещан в XIX веке, но Поликарп встречался заметно чаще, поэтому версия с ним выглядит предпочтительнее.

Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа Полыш заканчивалась на мягкий шипящий [ш]. В русских говорах такое произношение (Полыш вместо Полыша или Полыша) могло быть связано с местным аканьем или особым смягчением согласных. Фамилия Полышев — притяжательное прилагательное, отвечавшее на вопрос «чей?»: сын Полыша, то есть сын человека по прозвищу Полыш.

Встречается фамилия преимущественно в центральных и северных областях России, особенно в Вологодской, Костромской и Кировской областях. Там же фиксируются однокоренные варианты — Полышевский, Полышевцев, Полышкин. В документах XVII века, например, в переписных книгах Устюжского уезда, упоминаются крестьяне с прозвищем Полышко, что подтверждает давнюю традицию такого именования.

Таким образом, предки носителей фамилии Полышев — скорее всего, крестьяне или посадские люди, которых в быту звали уменьшительным именем от Поликарпа. Фамилия недвусмысленно указывает на патронимическое происхождение и не содержит указаний на род занятий или место жительства — только на личное имя или прозвище родоначальника.