Фамилия Поольская звучит необычно для русского уха — и это первая подсказка. Её основа «Пооль-» и суффикс «-ск-» указывают на то, что перед нами типичная польская или западнорусская фамилия, образованная от географического названия. Скорее всего, предок носителя фамилии был выходцем из населённого пункта, который назывался Поолье, Поольск или Пооль. Такие топонимы могли возникнуть в местности, где было много «поль» — полей, открытых пространств. В польском языке слово «pole» (поле) дало множество похожих названий, а суффикс «-ск-» в фамилиях как раз и закрепляет связь с местом: кто из Пооля — тот Поольский.

Модель образования — типичная для шляхетских фамилий Речи Посполитой. Окончание «-ая» в русской передаче — это адаптация под женский род, так что Поольская — это форма для женщины, а мужской вариант, соответственно, Поольский. В отличие от крестьянских фамилий на «-ов» и «-ин», которые образовывались от имени или прозвища отца, фамилии на «-ский» чаще всего принадлежали дворянству, духовенству или мещанам, имевшим отношение к конкретному имению или городу. Поэтому можно предположить, что предки Поольских были либо мелкими землевладельцами, либо жителями местечка Поолье на территории современной Польши, Беларуси или Украины.

Встречается и другая, менее вероятная версия: основа «Пооль-» могла быть прозвищем. В говорах «пооль» — человек, который «по полю» ходит, то есть пастух или бродяга. Но тогда фамилия скорее оформилась бы как Поолев или Поольин. Суффикс «-ск-» здесь был бы искусственным натяжением, а таких случаев в русской ономастике почти нет. Поэтому географическая версия — основная и самая правдоподобная.

Фамилия редкая, в современных справочниках массово не фиксируется. Единичные носители встречаются в западных регионах России и в Беларуси, что подтверждает её западнославянские корни. В написании с двойным «о» (Поольская) сохранилась старая орфография — в польском языке долгие гласные могли передаваться удвоением буквы, что позже закрепилось и в русской записи.