Фамилия Полюшек — редкий пример, когда прозвище перешло в фамилию почти без изменений, сохранив уменьшительно-ласкательный суффикс -юшк-. В русской модели фамилии чаще образуются с помощью суффиксов -ов, -ев, -ин, а здесь мы видим застывшую форму прозвища или даже имени, которое не подверглось стандартной адъективации. То есть человек, которого в быту называли Полюшек, так и записался в документах, и его потомки унаследовали именно эту форму.

Основа фамилии восходит к имени Поликарп или Полиевкт, а в просторечии — к его народной форме Поля. Суффикс -юшк- в русских говорах придавал слову оттенок ласки, уменьшительности или принадлежности к младшему члену семьи. Полюшек — это «маленький Поля» или, возможно, обращение к сыну Поли. В ономастике такая модель встречается редко, обычно она свойственна украинским и белорусским фамилиям на -ко, -енко, но в русской среде Полюшек — скорее исключение, чем правило.

Есть и другая версия, менее вероятная, но не лишённая оснований. В рязанских и тамбовских говорах «полюшек» могли называть человека, который работал в поле, на полевых работах. Однако суффикс -юшк- в этом случае был бы нехарактерен: скорее сказали бы «полевик» или «польщик». Поэтому версия с личным именем Поликарп остаётся основной.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским областям — Курской, Воронежской, Ростовской областям, где были сильны украинские диалектные влияния. В метрических книгах XIX века Полюшек встречается как редкое единичное прозвание, чаще в крестьянской среде. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано: это однозначно народная, «низовая» модель.

С точки зрения словообразования, Полюшек стоит в одном ряду с фамилиями Ванюшек, Петрушек, Микушек — все они образованы по одному принципу: от канонического имени через народную форму с уменьшительным суффиксом. Но если Петрушек со временем превратился в Петрушкин, то Полюшек застыл в исходном виде. Возможно, причиной стала редкость самого имени Поликарп в XIX веке: фамилия не успела «обкататься» до стандартного -ов.

Сегодня носители фамилии Полюшек встречаются в основном в Центральной России и на юге Украины. В официальных документах её часто путают с Полюшков или Полюшкин, но это разные фамилии: Полюшков — отчество от Полюшка (Поликарп), а Полюшек — исходное прозвище.