Фамилия Полюшина образована от мужского имени или прозвища Полюша. В русской ономастике эта форма чаще всего является уменьшительно-ласкательным вариантом от канонического имени Павел (через народные формы Павел → Павлюша → Полюша). Такое стяжение — обычный процесс в живой речи: «ав» перешло в «о», а мягкое «л» дало характерное окончание. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Полюшин — «чей?» — «сын Полюши», «родом из семьи Полюши».

Менее распространённая, но возможная версия связывает основу с диалектным словом «полюш» — так в некоторых северных говорах называли человека, любящего полевые работы, «полевика», или же того, кто жил на открытой местности, в поле. Однако в этом случае фамилия скорее имела бы форму Полюшов (с суффиксом -ов, типичным для прозвищ на твёрдый согласный). Суффикс -ин закреплён за основами на -а, -я, поэтому версия с именем Полюша выглядит надёжнее.

Фамилия Полюшина — женская форма, указывающая на принадлежность к роду Полюшиных. В крестьянской среде, где фамилии часто закреплялись через отчество, она могла означать «дочь или жена Полюши». Географически фамилия редкая, встречается преимущественно в центральных и северных областях России, где были распространены уменьшительные формы имени Павел.

В отличие от более частых Павловых или Павлюковых, Полюшины сохранили архаичную народную форму, которая в XIX веке уже выходила из употребления как самостоятельное имя. Поэтому носительницы этой фамилии могут считать её живым свидетельством того, как в русских деревнях перекраивали церковные имена на свой лад — просто и по-домашнему.