Polanka Wielka posiada nazwę dwuczłonową, która na przestrzeni wieków uległa pewnym zmianom. Pierwsza pisana wzmianka pochodzi z 1335 roku, kiedy to występuje pod nazwą "Polenka". Było to zdrobnienie od wyrazu "polana" i oznaczało niewielką łąkę wśród lasów. W dawnych czasach tereny Ziemi Oświęcimskiej pokryte były puszcza z rzadka tylko występującymi polanami. Na obszarze jednej z takich polan, w miejscu gdzie dzisiaj leży Polanka Dolna powstała osada, która dała początek dzisiejszej Polance Wielkiej. Osadę tę tworzyło kilka luźno rozplanowanych domostw. Nazw miejscowości o rdzeniu "polana" jest w Małopolsce, a zwłaszcza w Beskidach więcej. Najczęściej miejscowości te są położone, podobnie jak Polanka Wielka, w bezleśnym obniżeniu terenu z centrum osadniczym nad potokiem i otoczone są zalesionymi wzniesieniami i pagórkami.
W 1396 roku po raz pierwszy pojawiają się nazwy Polanka Antiqua i Polanka Nova, czyli Polanka Stara i Polanka Nowa. Zmiany te należy wiązać z powtórną lokacja Polanki na prawie niemieckim, jakiej dokonał książę oświęcimski Jan III z końcem XIV wieku oraz wynikającym z tej lokacji nowym rozplanowaniem wsi. Powstała wtedy Polanka Nowa, Czyli Górna obok lokowanej wcześniej Polanki Starej, czyli Dolnej. Nazwy powyższe funkcjonują do ok. 1457 roku tj. do momentu sprzedaży Księstwa Oświęcimskiego królowi Kazimierzowi Jagielończykowi.
W następnym okresie występuje nazwa: Polanki (1563), Polancky (1592), co oznaczało liczbę mnogą wyrazu "Polanka" i było zapewne związane z używaniem jednej nazwy "Polanki" dla określenia dwóch powstałych w różnych okresach osad: Polanki Starej i Nowej. W XVIII wieku wymieniona jest "Polanka" lub "Polanka Cieńska", zapewne od ówczesnych właścicieli Cieńskich.
Dzisiejsza nazwa "Polanka Wielka" powstała na przełomie XIX i XX wieku, być może w związku z kolejna reformą administracyjna przeprowadzoną przez rząd Austrii. Wówczas właścicielami wsi byli Wysoccy.