Фамилия Помаленькая звучит необычно, и её происхождение не лежит на поверхности. Скорее всего, перед нами фамилия, образованная не от прямого значения слов «по маленькой», а от прозвища или мирского имени. Самый вероятный вариант — основа «Помаленьк-» восходит к диалектному прилагательному или наречию, которое характеризовало человека неторопливого, размеренного, «делающего всё помаленьку». Такое прозвище могли дать спокойному, несуетливому крестьянину или ремесленнику в северных и центральных губерниях России, где подобные слова бытовали.

Фамилия стоит в форме женского рода, что для русских фамилий редкость: окончание -ая указывает на то, что в исходном виде она закрепилась за женщиной (например, «вдова Помаленькая») или изначально была прилагательным, согласованным с существительным женского рода. В мужском варианте фамилия должна звучать, скорее всего, как Помаленький. Такая пара (Помаленький / Помаленькая) встречается редко и говорит о том, что фамилия могла возникнуть в среде, где фамилии ещё не были строго закреплены за родом, или же она имеет украинское или белорусское влияние, где окончание -ая/-ий не всегда различалось.

Менее правдоподобная, но возможная версия — связь с топонимом. В некоторых регионах существовали хутора или урочища с названием Помаленькое, но документальных подтверждений этому мало. Если такая связь есть, то фамилия указывает на выходца из этого места. Однако в подавляющем большинстве случаев корень лежит в прозвище, описывающем характер.

Словообразовательная модель проста: основа «помаленьк-» (от наречия «помаленьку») плюс суффикс -ий/-ая, типичный для русских фамилий-прилагательных. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) подобные формы на -енький встречаются, но редко: они обычно указывают на уменьшительно-ласкательное отношение или на диалектную особенность. Таким образом, Помаленькая — это фамилия-характеристика, которая могла закрепиться за человеком из-за его медлительности или, наоборот, как ироничное прозвище для слишком суетливого.

Географически фамилия редкая и локальная. Встречается в основном на юге России и в восточных областях Украины, что подтверждает её возможное украинское происхождение. Носителей мало, и в списках известных людей эта фамилия не значится — это типичная крестьянская фамилия, возникшая в XIX веке при массовом закреплении прозвищ.