Этимология названия неясна и остаётся предметом споров историков. По наиболее распространённой версии улица первоначально называлась «Полиха» по полю, простиравшемуся между улицей и Бутырской слободой, а в XIX веке под влиянием московского «акания» стала «Палихой». Согласно другой версии название происходит от имени владельца имения на этой улице, поскольку большинство московских названий, заканчивающихся на «-иха» (Барышиха, Плющиха) имеют именно такую этимологию. Существуют предположения о связи названия Палиха с глаголом «палить».