Фамилия Помысов — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с конкретным бытовым действием, а не с чертой характера или внешностью. В её основе лежит глагол «помы́слить» — то есть подумать, задумать, замыслить. Однако напрямую «помыслом» в старину называли не просто мысль, а умысел, намерение, часто с оттенком хитрости или скрытого плана. Человек, получивший прозвище Помыс или Помысл, мог быть задумчивым, расчётливым или, напротив, известным тем, что постоянно что-то затевал.

Модель образования здесь стандартная для русского севера и центра: к основе на мягкий согласный (-с) добавили патронимический суффикс -ов. Фамилия Помысов буквально означает «сын Помыса». Важно, что в говорах Вологодчины, Архангельской и Костромской областей слово «помыс» фиксировалось ещё и в значении «забота, попечение», что даёт вторую, более мирную версию прозвища: так могли назвать хлопотливого хозяина или опекуна.

В отличие от фамилий, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), Помысов относится к группе «мирских» прозвищ, которые давали в быту, чтобы отличить человека от тёзок. В документах XVI–XVII веков встречаются однокоренные формы — Помысл, Помыслов, но именно вариант с окончанием -ов закрепился реже. Географически фамилия тяготеет к Верхнему Поволжью и северо-востоку: в современных базах данных Помысовы чаще всего значатся в Кировской и Нижегородской областях, а также в Пермском крае, что может указывать на миграцию крестьян после реформы 1861 года.

Спорных версий у фамилии немного. Иногда её ошибочно сближают с «помыть» (мол, предок был банщиком или прачкой), но это лингвистически несостоятельно: корень «мысл-» не имеет ничего общего с «мы-ть». Ещё одно редкое толкование — от диалектного «помыса» (вид рыболовной снасти), но оно не подтверждается словарями промыслов. Надёжнее всего держаться версии о прозвище, данном по складу ума или хозяйственной хватке.