Фамилия Палтавцева — женская форма от Палтавцев. В основе лежит прозвище или именование по месту жительства, но вот с каким именно — вопрос неоднозначный. Первая и самая очевидная ассоциация — с украинским городом Полтава. Однако здесь есть фонетический нюанс: в фамилии пишется «а» после «л», а не «о», как в названии города. Это может быть следствием акающего произношения (в южнорусских и некоторых украинских говорах «о» в безударном положении произносится как «а»). То есть предка, выходца из Полтавы или Полтавской губернии, в народе звали «Палтавець» (или «Палтавцев сын»), а на письме закрепился тот вариант, который слышали.

Вторая версия, менее популярная, но тоже имеющая право на существование, — от прозвища «Палтавка». В некоторых диалектах «палтавка» — это разновидность верхней одежды, что-то вроде короткого полушубка или кафтана. Так могли прозвать портного, который шил такие вещи, или человека, который постоянно носил характерную одежду. Но эта гипотеза слабее, так как слово «палтавка» в значении «одежда» — редкое и локальное, а фамилия Палтавцев встречается шире, чем мог бы распространиться узкий диалектизм.

Суффикс «-ев» указывает на принадлежность: Палтавцев — сын Палтавца. Модель образования типична для русских фамилий второй половины XVII–XIX века, когда активно формировались фамилии от прозвищ и географических названий. Интересно, что фамилия Палтавцев не так редка, как может показаться: она встречается в документах по Курской, Воронежской и Ростовской областям — как раз в зоне, где аканье и исторические связи с Малороссией сильны. Это дополнительно подтверждает «полтавскую» версию.

Сама фамилия Палтавцева, таким образом, скорее всего, хранит память о предке, который либо родился в Полтаве, либо имел с этим городом прочную связь. Вариант с одеждой возможен, но менее доказан.